JP7352033B2 - mist inhaler - Google Patents

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Description

関連出願へのクロスリファレンス
本願は、それぞれの優先権の利益を主張し、参照によりその全体を本願に組み入れる。2020年12月15日に出願された米国特許出願第17/122025号、及び2021年4月1日に出願された米国特許出願第17/220189号。
Cross-References to Related Applications This application claims the benefit of each priority and is incorporated by reference in its entirety. U.S. Patent Application No. 17/122025, filed December 15, 2020, and U.S. Patent Application No. 17/220189, filed April 1, 2021.

本発明は、ミスト吸入器に関するものである。本発明は、より詳細には、使用者による吸入のために治療薬を含む液体を霧化するための超音波ミスト吸入器に関連するものである。 The present invention relates to a mist inhaler. The present invention relates more particularly to ultrasonic mist inhalers for atomizing liquids containing therapeutic agents for inhalation by a user.

ミスト吸入器は、使用者が吸入するためのミスト又は蒸気を発生させるために使用される。ミストは、使用者が吸入し、使用者の血流に吸収される治療薬、薬物又は医薬品を含ませることができる。 Mist inhalers are used to generate a mist or vapor for inhalation by a user. The mist can contain therapeutic agents, drugs, or pharmaceuticals that are inhaled by the user and absorbed into the user's bloodstream.

治療用エアロゾルの送達は、喘息、慢性閉塞性肺疾患(COPD)及び嚢胞性線維症の治療の主流となっている。治療用エアロゾルはまた、インフルエンザや骨粗しょう症の治療、ワクチンの送達にも応用されている。 Therapeutic aerosol delivery has become a mainstay of treatment for asthma, chronic obstructive pulmonary disease (COPD), and cystic fibrosis. Therapeutic aerosols have also been applied in the treatment of influenza and osteoporosis, and in the delivery of vaccines.

非呼吸器系全身疾患の治療のための治療薬の肺への送達は、高い肺血管性、薄い血液-肺胞バリア、大きな表面積、胃酵素の回避、肝初回通過代謝などの理由から魅力的である。また、患者の快適性と服薬遵守が向上することも魅力である。肺のシステムは、抗体、タンパク質、鎮痛剤、核酸の送達に活用することができる。タバコ依存症などの中枢神経系疾患の治療は、肺を通してニコチンを全身循環に効率よく送り込むことによって、著しく向上する可能性がある。 Pulmonary delivery of therapeutic agents for the treatment of non-respiratory systemic diseases is attractive due to high pulmonary vascularity, thin blood-alveolar barrier, large surface area, avoidance of gastric enzymes, and hepatic first-pass metabolism. It is. Also attractive is improved patient comfort and compliance. The pulmonary system can be exploited for the delivery of antibodies, proteins, painkillers, and nucleic acids. Treatment of central nervous system diseases such as tobacco addiction could be significantly improved by efficiently delivering nicotine through the lungs and into the systemic circulation.

治療用エアロゾルの有効性は、口腔咽頭領域を超えて沈着する薬物の量に関係する。堆積が起こる領域は、吸入される粒子の大きさの関数である。 The effectiveness of therapeutic aerosols is related to the amount of drug deposited beyond the oropharyngeal region. The area where deposition occurs is a function of the size of the inhaled particles.

現在、吸入薬剤の投与に使用されている装置は、ネブライザー、定量噴霧式吸入器、乾燥粉末式吸入器の3つに分類される。ネブライザーは一般的にジェット式と超音波式の2種類に分けられるが、従来の装置ではどちらのタイプにも弱点があり、問題点があった。 Devices currently used for administering inhaled drugs are classified into three categories: nebulizers, metered dose inhalers, and dry powder inhalers. Nebulizers are generally divided into two types: jet type and ultrasonic type, but in conventional devices, both types have weaknesses and problems.

ジェットネブライザーはベルヌーイ原理に基づいており、比較的大きな液滴を生成するため、一般に口腔咽頭部に沈着し、特に有効ではない。超音波ネブライザーは、1MHzから1.7MHzの周波数で振動する圧電結晶を使用し、振動エネルギーを液体に伝達してエアロゾルに変換する。超音波ネブライザーは、粘性のある懸濁液又は溶液が使用される場合には有効ではなく、薬物を加熱し、それ故に分子を破壊し、吸入の利点を取り除く傾向があることが認められている。 Jet nebulizers are based on the Bernoulli principle and produce relatively large droplets, which generally deposit in the oropharynx and are not particularly effective. Ultrasonic nebulizers use piezoelectric crystals that vibrate at a frequency of 1 MHz to 1.7 MHz, transferring vibrational energy to a liquid and converting it into an aerosol. It is recognized that ultrasonic nebulizers are not effective when viscous suspensions or solutions are used and tend to heat the drug and therefore destroy the molecules, removing the benefits of inhalation. .

したがって、本明細書に記載された問題の少なくともいくつかに対処しようとする改良されたミスト吸入器に対する必要性が当技術分野において存在する。 Accordingly, there is a need in the art for an improved mist inhaler that seeks to address at least some of the problems described herein.

本発明は、請求項1に記載のミスト吸入器を提供する。本発明はまた、従属請求項に記載されるような好ましい実施形態を提供する。 The present invention provides a mist inhaler according to claim 1. The invention also provides preferred embodiments as set out in the dependent claims.

以下に説明する本開示の様々な例は、従来のミスト吸入器と比較して複数の利点及び利益を有する。これらの利点及び利益は、以下の説明に記載されている。 Various examples of the present disclosure described below have multiple advantages and benefits compared to conventional mist inhalers. These advantages and benefits are described in the description below.

本開示の例のミスト吸入器は、従来のミスト吸入器よりも高効率な動作が可能であるため、本開示の例のミスト吸入器は、必要電力が低減することによる環境面でのメリットを有している。 Because the example mist inhaler of the present disclosure is capable of more efficient operation than conventional mist inhalers, the example mist inhaler of the present disclosure provides environmental benefits due to reduced power requirements. have.

一態様によれば、使用者による吸入のためのミストを生成するためのミスト吸入器が提供され、この装置は以下を備える:
ミスト発生装置であって、以下を含むもの:
細長く、空気入口ポート及びミスト出口ポートを備えるミスト発生器ハウジング
ミスト発生器ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を収容するための液体チャンバ
ミスト発生器ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
液体チャンバと超音波処理チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、毛細管要素の第1の部分が液体チャンバ内にあり、毛細管要素の第2の部分が超音波処理チャンバ内にあるようにする毛細管要素
超音波処理チャンバ内に設けられた概して平面状の霧化表面を有する超音波トランスデューサであり、霧化表面の平面がミスト発生器ハウジングの長手方向の長さと実質的に平行であるように、超音波トランスデューサがミスト発生器ハウジング内に取り付けられる、超音波トランスデューサ。前記毛細管要素の第2の部分の一部が、前記霧化面の一部に重なっており、前記超音波トランスデューサが、前記霧化面を振動させて、前記毛細管要素の第2の部分によって運ばれる液体を霧化して、前記超音波処理チャンバ内に霧化した液体及び空気からなるミストを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の超音波処理装置
空気入口ポート、超音波処理チャンバと前空気出口ポートとの間に空気流路を提供する気流配置であって、ミスト出口ポートから使用者が入口ポートを通って空気を引き出し、超音波処理チャンバを通ってミスト出口ポートを通って出て行き、音波処理チャンバ内で生成されたミストが使用者による吸入のためにミスト出口ポートを通って空気によって運ばれるミスト吸入装置であり、さらに次のものを含むもの:
次のものを内蔵するドライバ装置:
バッテリー
前記バッテリーからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して前記超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバ
超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置であって、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を示す監視信号を提供する有効電力監視配置
交流ドライバを制御し、有効電力監視配置から監視信号駆動を受信するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリ:
A. 交流ドライバを制御して、所定のスイープ周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力させる
B. 監視信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を計算する
C. 交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサが使用する有効電力を最大化する
D. 超音波トランスデューサによって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
E. 所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加又は減少するように、各反復でスイープ周波数が増加又は減少しながら、ステップA~Dを所定の回数だけ繰り返す
F. メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
G. 交流ドライバを制御して、最適な周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、超音波トランスデューサを駆動して液体を霧化させる。
According to one aspect, a mist inhaler for producing a mist for inhalation by a user is provided, the device comprising:
A mist generator that includes:
A mist generator housing that is elongate and includes an air inlet port and a mist outlet port; A liquid chamber within the mist generator housing for containing a liquid to be atomized; a sonication chamber; a capillary element extending between a liquid chamber and a sonication chamber, wherein a first portion of the capillary element is within the liquid chamber and a second portion of the capillary element is within the sonication chamber; an ultrasonic transducer having a generally planar atomizing surface disposed within an ultrasonic processing chamber such that the plane of the atomizing surface is substantially parallel to the longitudinal length of the mist generator housing; The ultrasonic transducer is mounted within the mist generator housing such that the ultrasonic transducer is parallel. A portion of the second portion of the capillary element overlaps a portion of the atomization surface, and the ultrasonic transducer causes the atomization surface to vibrate to cause the atomization to be carried by the second portion of the capillary element. The ultrasonic processing apparatus according to claim 1, characterized in that the ultrasonic processing apparatus is configured to atomize a liquid to generate a mist of the atomized liquid and air in the ultrasonic processing chamber. port, an airflow arrangement providing an air flow path between the sonication chamber and the pre-air outlet port, the airflow arrangement being configured to allow a user to draw air from the mist exit port through the inlet port and through the sonication chamber. a mist inhalation device that exits through a mist exit port and in which the mist generated within the sonication chamber is carried by air through the mist exit port for inhalation by a user, further comprising: :
Driver device containing:
Battery AC driver that converts the voltage from the battery into an AC drive signal of a predetermined frequency to drive the ultrasonic transducer Active power used by the ultrasonic transducer when the ultrasonic transducer is driven by the AC drive signal an active power monitoring arrangement for monitoring an ultrasonic transducer, the active power monitoring arrangement providing a monitoring signal indicative of the active power used by the ultrasonic transducer; and controlling an AC driver and receiving a monitoring signal drive from the active power monitoring arrangement. A memory that stores instructions that, when executed by a processor, cause the processor to:
A. Controlling the AC driver to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at a predetermined sweep frequency B. C. Calculate the active power being used by the ultrasound transducer based on the monitoring signal. Control the AC driver to modulate the AC drive signal to maximize the active power used by the ultrasound transducer D. E. Storing in memory a record of the maximum active power used by the ultrasound transducer and the sweep frequency of the AC drive signal. Repeat steps AD a predetermined number of times, with each iteration increasing or decreasing the sweep frequency such that after a predetermined number of iterations, the sweep frequency increases or decreases from the sweep start frequency to the sweep end frequency.F. Determine from the records stored in memory the optimal frequency of the AC drive signal, which is the sweep frequency of the AC drive signal at which maximum active power is used by the ultrasound transducer.
G. The AC driver is controlled to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at an optimal frequency to drive the ultrasonic transducer and atomize the liquid.

いくつかの例では、ドライバ装置は、ドライバ装置がミスト発生装置から分離可能であるように、ミスト発生装置に解放可能に取り付けられる。 In some examples, the driver device is releasably attached to the mist generator such that the driver device is separable from the mist generator.

別の態様によれば、以下を組み込んだミスト発生装置が提供される:
細長く、空気入口ポート及びミスト出口ポートを備えるミスト発生器ハウジング
ミスト発生器ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を収容するための液体チャンバ
ミスト発生器ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
液体チャンバと超音波処理チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、毛細管要素の第1の部分が液体チャンバ内にあり、毛細管要素の第2の部分が超音波処理チャンバ内にあるようにする毛細管要素
超音波処理チャンバ内に設けられた概して平面状の霧化表面を有する超音波トランスデューサであり、霧化表面の平面がミスト発生器ハウジングの長手方向の長さと実質的に平行であるように、超音波トランスデューサがミスト発生器ハウジング内に取り付けられる、超音波トランスデューサ。前記毛細管要素の第2の部分の一部が、前記霧化面の一部に重なっており、前記超音波トランスデューサが、前記霧化面を振動させて、前記毛細管要素の第2の部分によって運ばれる液体を霧化して、前記超音波処理チャンバ内に霧化した液体及び空気からなるミストを生成するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の超音波処理装置
ミスト出口ポートで吸引する使用者が、入口ポートを通して、超音波処理チャンバを通り、ミスト出口ポートを通して外に出るように、空気入口ポートと超音波処理チャンバと空気出口ポートとの間に空気流路を提供する空気流配置と、超音波処理チャンバで発生したミストが空気によって、使用者によって吸入するためにミスト出口ポートを介して外に運ばれる、ミスト吸入器
いくつかの例では、ミスト発生装置には次のものが備えられている:ミスト発生器ハウジング内に保持されるトランスデューサホルダであって、トランスデューサ要素は、超音波トランスデューサを保持し、霧化表面の一部に重ねられた毛細管要素の第2の部分を保持するトランスデューサホルダと、液体チャンバと超音波処理チャンバの間にバリアを提供する仕切り部であって、仕切り部は毛細管要素の第1の部分の一部が延びる毛細管開口を構成している仕切り部をさらに備える。
According to another aspect, a mist generator is provided that incorporates:
A mist generator housing that is elongate and includes an air inlet port and a mist outlet port; A liquid chamber within the mist generator housing for containing a liquid to be atomized; a sonication chamber; a capillary element extending between a liquid chamber and a sonication chamber, wherein a first portion of the capillary element is within the liquid chamber and a second portion of the capillary element is within the sonication chamber; an ultrasonic transducer having a generally planar atomizing surface disposed within an ultrasonic processing chamber such that the plane of the atomizing surface is substantially parallel to the longitudinal length of the mist generator housing; The ultrasonic transducer is mounted within the mist generator housing such that the ultrasonic transducer is parallel. A portion of the second portion of the capillary element overlaps a portion of the atomization surface, and the ultrasonic transducer causes the atomization surface to vibrate to cause the atomization to be carried by the second portion of the capillary element. 2. The ultrasonic processing apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic processing apparatus is configured to atomize a liquid to generate a mist consisting of the atomized liquid and air in the ultrasonic processing chamber. providing an air flow path between the air inlet port, the sonication chamber, and the air outlet port such that a user suctioning at the port passes through the inlet port, through the sonication chamber, and out through the mist outlet port; In some instances, the mist generator includes an airflow arrangement and a mist inhaler in which the mist generated in the sonication chamber is carried out by air through a mist exit port for inhalation by the user. The following is provided: a transducer holder held within the mist generator housing, the transducer element holding the ultrasonic transducer and a second capillary element superimposed on a portion of the atomizing surface. a transducer holder for holding a portion of the first portion of the capillary element; and a partition for providing a barrier between the liquid chamber and the sonication chamber, the partition defining a capillary opening through which a portion of the first portion of the capillary element extends. The device further includes a partition portion.

いくつかの例では、トランスデューサホルダは、液体シリコンゴムである。 In some examples, the transducer holder is liquid silicone rubber.

いくつかの例では、液状シリコンゴムは、ショアA60の硬度を有する。 In some examples, the liquid silicone rubber has a hardness of Shore A60.

いくつかの例では、毛細管開口部は、0.2mm~0.4mmの幅を有する細長いスロットである。 In some examples, the capillary opening is an elongated slot having a width of 0.2 mm to 0.4 mm.

いくつかの例では、毛細管要素は、概して長方形の形状を有する第1の部分と、部分的に円形の形状を有する第2の部分とを有する概して平面的である。 In some examples, the capillary element is generally planar with a first portion having a generally rectangular shape and a second portion having a partially circular shape.

いくつかの例では、毛細管要素は、実質的に0.28 mmの厚さを有する。 In some examples, the capillary element has a thickness of substantially 0.28 mm.

いくつかの例では、毛細管要素は、毛細管要素が2つの層を有するように互いに重ね合わされる第1の部分と第2の部分とから構成されている。 In some examples, the capillary element is comprised of a first portion and a second portion that are stacked on top of each other such that the capillary element has two layers.

いくつかの例では、毛細管要素は、少なくとも75%の竹繊維である。 In some examples, the capillary element is at least 75% bamboo fiber.

毛細管要素は100%竹繊維である。 The capillary element is 100% bamboo fiber.

いくつかの例では、空気流配置は、空気の流れが超音波処理チャンバに通過するときに、空気の流れが超音波トランスデューサの霧化表面に対して実質的に垂直になるように、空気流路に沿った空気の流れの方向を変えるように構成される。 In some examples, the airflow arrangement is such that the airflow is substantially perpendicular to the atomization surface of the ultrasound transducer as it passes into the sonication chamber. configured to change the direction of air flow along the path.

いくつかの例では、空気の流れの方向転換は、実質的に90゜である。 In some examples, the airflow direction change is substantially 90°.

いくつかの例では、空気流配置は、実質的に11.5mm2の平均断面積を有する空気流路を提供する。 In some examples, the airflow arrangement provides an airflow path having an average cross-sectional area of substantially 11.5 mm 2 .

いくつかの例では、ミスト発生装置には次のものが備えられている:ミスト出口ポートに隣接して設けられ、ミスト出口ポートで液体を吸収する少なくとも1つの吸収性要素。 In some examples, the mist generating device includes: at least one absorbent element located adjacent to the mist exit port to absorb liquid at the mist exit port.

いくつかの例では、各吸収性要素は竹繊維である。 In some examples, each absorbent element is bamboo fiber.

いくつかの例では、ミスト発生器ハウジングは、少なくとも一部が異相共重合体である。 In some examples, the mist generator housing is at least partially a heterophasic copolymer.

いくつかの例では、異相共重合体はポリプロピレンである。 In some examples, the heterophasic copolymer is polypropylene.

いくつかの例では、超音波トランスデューサは円形であり、実質的に16mmの直径を有する。 In some examples, the ultrasound transducer is circular and has a diameter of substantially 16 mm.

いくつかの例では、液体チャンバは、1.05 Pa-sから1.412 Pa-sの間の動粘度と1.1 g/mlから1.3 g/mlの間の液体密度を有する液体を含む。 In some examples, the liquid chamber contains a liquid having a kinematic viscosity between 1.05 Pa-s and 1.412 Pa-s and a liquid density between 1.1 g/ml and 1.3 g/ml. including.

いくつかの例では、液体チャンバは、1:1のモル比でニコチンレブリネート塩を含む液体を含む。 In some examples, the liquid chamber includes a liquid that includes nicotine levulinate salt in a 1:1 molar ratio.

いくつかの例では、ミスト発生装置は、ミスト発生器ハウジングに設けられる識別配置をさらに備え、識別配置は、ミスト発生器装置の一意の識別子を格納するメモリを有する集積回路と、集積回路と通信するための電子インターフェースを提供する電気接続を備える。 In some examples, the mist generator further comprises an identification arrangement disposed on the mist generator housing, the identification arrangement in communication with an integrated circuit having a memory that stores a unique identifier for the mist generator device. with electrical connections that provide an electronic interface for

いくつかの例では、集積回路のメモリは、ミスト発生装置の歴史的使用又は液体チャンバ内の液体の体積の少なくとも1つを示す、ミスト発生装置の状態の記録を格納する。 In some examples, the memory of the integrated circuit stores a record of the state of the mist generator that is indicative of at least one of historical use of the mist generator or a volume of liquid within the liquid chamber.

一態様によれば、ミスト吸入器のためのドライバ装置が提供され、該装置は以下を備える:
バッテリー
前記バッテリからの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して超音波トランスデューサを駆動する交流ドライバ
超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置であって、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を示す監視信号を提供する有効電力監視配置
交流ドライバを制御し、有効電力監視配置から監視信号駆動を受信するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリ:
A. 交流ドライバを制御して、所定のスイープ周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力させる
B. 監視信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を計算する
C. 交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサが使用する有効電力を最大化する
D. 超音波トランスデューサによって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
E. 所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加又は減少するように、各反復でスイープ周波数が増加又は減少しながら、ステップA~Dを所定の回数だけ繰り返す
F. メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
G. 交流ドライバを制御して、最適な周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、超音波トランスデューサを駆動して液体を霧化させる。
According to one aspect, a driver device for a mist inhaler is provided, the device comprising:
Battery AC driver that converts the voltage from the battery into an AC drive signal of a predetermined frequency to drive the ultrasonic transducer Converts the effective power used by the ultrasonic transducer when the ultrasonic transducer is driven by the AC drive signal. an active power monitoring arrangement for monitoring and providing a monitoring signal indicative of active power used by the ultrasound transducer; and for controlling an AC driver and receiving a monitoring signal drive from the active power monitoring arrangement. A memory that stores instructions that, when executed by a processor, cause the processor to:
A. Controlling the AC driver to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at a predetermined sweep frequency B. C. Calculate the active power being used by the ultrasound transducer based on the monitoring signal. Control the AC driver to modulate the AC drive signal to maximize the active power used by the ultrasound transducer D. E. Storing in memory a record of the maximum active power used by the ultrasound transducer and the sweep frequency of the AC drive signal. Repeat steps AD a predetermined number of times, with each iteration increasing or decreasing the sweep frequency such that after a predetermined number of iterations, the sweep frequency increases or decreases from the sweep start frequency to the sweep end frequency.F. Determine from the records stored in memory the optimal frequency of the AC drive signal, which is the sweep frequency of the AC drive signal at which maximum active power is used by the ultrasound transducer.
G. The AC driver is controlled to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at an optimal frequency to drive the ultrasonic transducer and atomize the liquid.

いくつかの例では、アクティブ電力監視配置は、超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流感知配置を備え、有効電力監視配置は、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。 In some examples, the active power monitoring arrangement comprises a current sensing arrangement for sensing a drive current of an alternating current drive signal driving the ultrasound transducer, and the active power monitoring arrangement comprises a monitoring signal indicative of the sensed drive current. I will provide a.

いくつかの例では、電流感知配置は、感知された駆動電流をプロセッサによって処理するためのデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換器を備える。 In some examples, the current sensing arrangement includes an analog-to-digital converter that converts the sensed drive current into a digital signal for processing by the processor.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が2900kHzのスイープ開始周波数から2960kHzのスイープ終了周波数まで増加するステップA~Dを繰り返すように命令することを記憶している。 In some examples, the memory stores, when executed by the processor, instructing the processor to repeat steps A through D in which the sweep frequency increases from a sweep start frequency of 2900 kHz to a sweep end frequency of 2960 kHz. ing.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が2900kHzのスイープ開始周波数から3100kHzのスイープ終了周波数まで増加するステップA~Dを繰り返すように命令することを記憶している。 In some examples, the memory stores, when executed by the processor, instructing the processor to repeat steps A through D in which the sweep frequency increases from a sweep start frequency of 2900 kHz to a sweep end frequency of 3100 kHz. ing.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに:ステップGにおいて、最適周波数から所定のシフト量だけシフトされた周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力するように交流ドライバを制御させる命令を格納する。 In some examples, the memory, when executed by the processor, causes the processor to: in step G, output an AC drive signal to the ultrasound transducer at a frequency shifted by a predetermined shift amount from the optimal frequency; Stores instructions to control.

いくつかの例では、所定のシフト量は、最適な周波数の1~10%の間である。 In some examples, the predetermined shift amount is between 1 and 10% of the optimal frequency.

いくつかの例では、バッテリは、3.7V DC Li-Poバッテリである。 In some examples, the battery is a 3.7V DC Li-Po battery.

いくつかの例では、ドライバ装置は、ドライバ装置を通って延びるドライバ装置流路に沿った空気の流れを感知するための圧力センサをさらに備える。 In some examples, the driver device further includes a pressure sensor for sensing air flow along a driver device flow path extending through the driver device.

いくつかの例では、ドライバ装置は、プロセッサと通信する無線通信システムをさらに備え、無線通信システムは、ドライバ装置とコンピューティング装置との間でデータを送信および受信するように構成される。 In some examples, the driver device further comprises a wireless communication system in communication with the processor, and the wireless communication system is configured to transmit and receive data between the driver device and the computing device.

いくつかの例では、ドライバ装置は、少なくとも一部が金属であるドライバ装置ハウジングをさらに備え、ドライバ装置ハウジングは、バッテリー、プロセッサ、メモリ、有効電力監視配置及び交流ドライバを収容し、ドライバ装置ハウジングは、ミスト発生装置の一部を受け入れて保持するための凹部を含む。 In some examples, the driver device further comprises a driver device housing that is at least partially metal, the driver device housing housing the battery, the processor, the memory, the active power monitoring arrangement, and the AC driver, the driver device housing , including a recess for receiving and retaining a portion of the mist generator.

いくつかの例では、交流ドライバは、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を最大化するために、パルス幅変調によって交流駆動信号を変調する。 In some examples, the AC driver modulates the AC drive signal with pulse width modulation to maximize the active power being used by the ultrasound transducer.

以下の開示で使用される「ミスト」という表現は、先行技術から知られる従来の吸入器において通常行われるように液体が加熱されないことを意味することに留意されたい。実際、従来の吸入器は、液体をその沸騰温度以上に加熱して蒸気を発生させるために加熱素子を使用するが、これはミストとは異なるものである。 It is noted that the expression "mist" used in the following disclosure means that the liquid is not heated as is usually done in conventional inhalers known from the prior art. In fact, conventional inhalers use heating elements to heat a liquid above its boiling temperature to generate vapor, which is different from a mist.

実際、液体を高強度で超音波処理する場合、液体媒体中に伝播する音波は、周波数に依存して異なる速度で、高圧(圧縮)及び低圧(希釈)サイクルを交互に生じる。低圧サイクルでは、高強度の超音波が液体中に小さな真空の気泡や空隙を作る。この気泡がエネルギーを吸収できない体積になると、高圧サイクルで激しく崩壊する。この現象をキャビテーションという。このとき、局所的に非常に高い圧力が発生する。キャビテーションでは、壊れた毛細管波が発生し、液体の表面張力を破った微小な液滴が霧状になって素早く空中に放出される。 In fact, when a liquid is sonicated at high intensity, the sound waves propagating in the liquid medium produce alternating high pressure (compression) and low pressure (dilution) cycles at different speeds depending on the frequency. In a low-pressure cycle, high-intensity ultrasound waves create tiny vacuum bubbles or voids in the liquid. When these bubbles reach a volume that cannot absorb energy, they collapse violently under high-pressure cycles. This phenomenon is called cavitation. At this time, extremely high pressure is generated locally. Cavitation generates broken capillary waves that break the surface tension of a liquid and quickly release tiny droplets into the air in the form of a mist.

以下、キャビテーション現象について、より具体的に説明する。 The cavitation phenomenon will be explained in more detail below.

超音波振動により液体を霧化すると、液体中に微細な水泡が発生する。 When a liquid is atomized by ultrasonic vibration, fine water bubbles are generated in the liquid.

この気泡の生成は、超音波振動手段によって発生する強い超音波による負圧によって生じる空洞の形成過程である。 This bubble generation is a cavity formation process caused by negative pressure due to strong ultrasonic waves generated by the ultrasonic vibration means.

正圧サイクルの間、空洞の大きさが比較的小さく無視できるほど小さくなり、空洞の急速な成長につながる高強度の超音波。 During positive pressure cycles, the cavity size becomes relatively small and negligible, and high-intensity ultrasound leads to rapid growth of the cavity.

超音波は、他の音波と同様に、圧縮と膨張のサイクルで構成されている。液体と接触すると、圧縮サイクルは液体に正の圧力をかけ、分子同士を押し付ける。膨張のサイクルでは、負の圧力がかかり、分子が互いに引き離される。 Ultrasound, like other sound waves, consists of cycles of compression and expansion. Upon contact with a liquid, the compression cycle applies positive pressure to the liquid, forcing the molecules together. During the expansion cycle, negative pressure is applied and molecules are pulled apart from each other.

強い超音波は、正圧と負圧の領域を作り出す。負圧の時に空洞ができ、大きくなることがある。空洞が臨界サイズに達すると、空洞は崩壊する。 Strong ultrasound waves create areas of positive and negative pressure. Cavities may form and grow when there is negative pressure. When the cavity reaches a critical size, it collapses.

必要な負圧の大きさは、液体の種類と純度によって異なる。純度の高い液体の場合、引張強度が非常に大きいため、市販の超音波発生装置では空洞を形成するのに十分な負圧を発生させることができない。例えば、純水では1,000気圧以上の陰圧が必要だが、最も強力な超音波発生装置でも50気圧程度の陰圧しか発生しない。液体の引張強さは、液体粒子の隙間に閉じ込められた気体によって低下する。この効果は、固体材料に発生する亀裂による強度低下と類似している。気体で満たされた隙間に音波による負圧サイクルをかけると、圧力低下により隙間の気体が膨張し、小さな気泡が溶液中に放出される。 The amount of negative pressure required depends on the type and purity of the liquid. In the case of highly pure liquids, the tensile strength is so high that commercially available ultrasound generators cannot generate sufficient negative pressure to form cavities. For example, pure water requires a negative pressure of 1,000 atmospheres or more, but even the most powerful ultrasonic generator can only generate a negative pressure of about 50 atmospheres. The tensile strength of liquids is reduced by gases trapped in the interstices of liquid particles. This effect is similar to the strength loss caused by cracks in solid materials. When a negative pressure cycle is applied to a gas-filled gap by sound waves, the pressure drop causes the gas in the gap to expand, releasing small air bubbles into the solution.

しかし、超音波を照射された気泡は、音波の圧縮と膨張のサイクルを交互に繰り返すことでエネルギーを吸収し続ける。これにより、気泡は成長・収縮を繰り返し、気泡内部の空隙と外部の液体との間でダイナミックなバランスを保っている。また、超音波によって、気泡の大きさが変化することもある。また、気泡の平均的な大きさが大きくなる場合もある。 However, the bubbles that are irradiated with ultrasound continue to absorb energy through alternating cycles of compression and expansion. As a result, the bubbles grow and contract repeatedly, maintaining a dynamic balance between the voids inside the bubbles and the liquid outside. Additionally, the size of bubbles may change due to ultrasound waves. Further, the average size of the bubbles may become large.

空洞の成長は、音の強さに依存する。高強度の超音波は、負圧サイクルの間に空洞を急速に拡大し、正圧サイクルの間に空洞が収縮する機会がないようにすることができる。このように、空洞は1回の音波の周期で急速に成長することができる。 The growth of the cavity depends on the intensity of the sound. High-intensity ultrasound can rapidly expand the cavity during negative pressure cycles so that the cavity does not have a chance to contract during positive pressure cycles. In this way, the cavity can grow rapidly in one sound wave period.

低強度の超音波の場合、空洞の大きさは膨張と圧縮のサイクルと同位相で振動する。低強度の超音波によって生成された空洞の表面は、膨張サイクルの方が圧縮サイクルよりもわずかに大きくなる。空洞に出入りする気体の量は表面積に依存するので、膨張サイクルでは空洞への拡散が圧縮サイクルでの拡散よりわずかに大きくなる。つまり、音の周期ごとに、空洞は収縮より膨張の方が少し大きくなる。何度も繰り返しているうちに、空洞はゆっくりと大きくなっていく。 For low-intensity ultrasound, the cavity size oscillates in phase with the expansion and compression cycles. The surface of the cavity created by low-intensity ultrasound is slightly larger during the expansion cycle than during the compression cycle. Since the amount of gas entering and exiting the cavity depends on the surface area, the diffusion into the cavity will be slightly greater during the expansion cycle than during the compression cycle. That is, for each period of sound, the cavity expands a little more than it contracts. As the process is repeated over and over again, the cavity slowly grows larger.

成長した空洞は、最終的に超音波のエネルギーを最も効率的に吸収する臨界サイズに到達することが分かっている。この臨界サイズは、超音波の周波数に依存する。高強度の超音波によって空洞が非常に急速に成長すると、もはや超音波からエネルギーを効率的に吸収することができなくなる。このエネルギー入力がなければ、空洞はもはやそれ自体を維持することができない。液体が押し寄せ、空洞は非線形応答により崩壊する。 It has been found that the grown cavity eventually reaches a critical size at which it most efficiently absorbs ultrasound energy. This critical size depends on the ultrasound frequency. If the cavity grows too quickly due to high-intensity ultrasound, it can no longer efficiently absorb energy from the ultrasound. Without this energy input, the cavity can no longer sustain itself. The liquid rushes in and the cavity collapses due to a nonlinear response.

爆縮によって放出されたエネルギーによって、液体は微細な粒子に分解され、ミストとして空気中に飛散する。 The energy released by the implosion breaks the liquid into tiny particles that are dispersed into the air as mist.

上記の非線形応答現象を記述する方程式は、「レイリー-プレセット」方程式で記述することができる。この式は、流体力学で用いられる「ナビエ・ストークス」方程式から導き出すことができる。 The equation describing the above nonlinear response phenomenon can be written as a "Rayleigh-Pleset" equation. This equation can be derived from the "Navier-Stokes" equation used in fluid mechanics.

本発明者らのアプローチは、気泡体積Vを動的パラメータとし、散逸を記述する物理学が、半径を動的パラメータとする、より古典的な形式で用いられるものと同一である「レイリー-プレセット」方程式を書き換えることであった。 Our approach is that the bubble volume V is the dynamic parameter and the physics describing the dissipation is the same as that used in the more classical form, where the radius is the dynamic parameter. was to rewrite the 'set' equation.

この方程式は次のように導かれる: This equation is derived as follows:

超音波霧化吸入器では、液体は動粘度が1.05パスカル秒から1.412パスカル秒の間である。 In an ultrasonic atomizing inhaler, the liquid has a kinematic viscosity between 1.05 Pascal seconds and 1.412 Pascal seconds.

粘度、密度、空気中への液体噴霧の所望の目標気泡体積を適切なパラメータとして上記の式を解くことにより、液体の粘度範囲1.05パスカル秒と1.412パスカル秒で2.8MHzから3.2MHzの周波数囲が約0.25ミクロンから0.5ミクロンの気泡体積を作り出すことが判明している。 By solving the above equation with appropriate parameters for viscosity, density, and desired target bubble volume for liquid spray into air, we can calculate the range of liquid viscosity from 2.8 MHz to 3. It has been found that a frequency range of .2 MHz produces a bubble volume of about 0.25 microns to 0.5 microns.

超音波キャビテーションのプロセスは、生成されたミスト中のニコチン濃度に大きな影響を与える。 The process of ultrasonic cavitation has a significant impact on the nicotine concentration in the generated mist.

発熱体を使用しないため、発熱体の焦げ付きがなく、副流煙の影響を低減することができる。 Since no heating element is used, there is no burning of the heating element, and the effects of sidestream smoke can be reduced.

いくつかの例では、前記液体は、57~70%(w/w)の植物性グリセリンと30~43%(w/w)のプロピレングリコールを含み、前記プロピレングリコールは、ニコチン及び任意に香料を含む。 In some examples, the liquid comprises 57-70% (w/w) vegetable glycerin and 30-43% (w/w) propylene glycol, where the propylene glycol contains nicotine and optionally flavoring. include.

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、超音波処理チャンバと液体チャンバの間に延びてもよい。 In an ultrasonic mist inhaler, a capillary element may extend between the sonication chamber and the liquid chamber.

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、少なくとも一部が竹繊維である材料である。 In the ultrasonic mist inhaler, the capillary element is a material that is at least partially bamboo fiber.

毛細管要素により、高い吸収容量、高い吸収速度だけでなく、高い液保持率も実現できる。 The capillary element allows not only high absorption capacity and high absorption rate, but also high liquid retention.

毛細管に使用される提案材料の固有の特性は、超音波ミスト吸入器の効率的な機能に大きな影響を与えることが判明した。 The inherent properties of the proposed material used for the capillary tube were found to have a significant impact on the efficient functioning of the ultrasonic mist inhaler.

さらに、本材料の固有の特性として、良好な透湿性を維持しつつ、良好な吸湿性を有している。これにより、吸引した液体を効率よく毛細管に浸透させることができるとともに、高い吸水性により大量の液体を保持することができ、市販されている他の製品と比較して超音波ミスト吸入器をより長く使用することができるようになった。 Furthermore, as an inherent characteristic of this material, it has good moisture absorption while maintaining good moisture permeability. This allows the aspirated liquid to penetrate into the capillary tube efficiently, and the high water absorbency allows it to retain a large amount of liquid, making the ultrasonic mist inhaler more effective than other products on the market. Now it can be used for a long time.

竹繊維を使用するもう一つの大きな利点は、竹繊維の中にもともと存在する天然由来の抗菌性生物製剤である「クン」によって、抗菌性、抗真菌性、防臭性があり、医療用途に適していることである。 Another big advantage of using bamboo fiber is that it has antibacterial, antifungal, and deodorizing properties due to the naturally occurring antibacterial biological agent ``kun'' that is naturally present in bamboo fiber, making it suitable for medical applications. That is what we are doing.

この竹繊維固有の特性は、超音波処理における竹繊維の利点に関して、数値解析により検証されている。 This unique property of bamboo fibers has been verified through numerical analysis regarding the benefits of bamboo fibers in ultrasonic treatment.

以下の式は、毛細管要素として使用するための竹繊維材料及び綿、紙、又は他の繊維ストランドなどの他の材料でテストされており、竹繊維が超音波処理での使用のためにはるかに優れた特性を有することを実証している: The formula below has been tested on bamboo fiber materials for use as capillary elements and other materials such as cotton, paper, or other fiber strands, and bamboo fibers are much more suitable for use in sonication. Proven to have excellent properties:

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、少なくとも一部が竹繊維である材料とすることができる。 In the ultrasonic mist inhaler, the capillary element can be a material that is at least partially bamboo fibre.

また、超音波ミスト吸入器において、毛細管要素の材料は、竹繊維100%とすることができる。 Further, in the ultrasonic mist inhaler, the material of the capillary element may be 100% bamboo fiber.

広範な試験により、100%純粋な竹繊維が超音波処理に最も最適な選択であると結論付けられている。 Extensive testing has concluded that 100% pure bamboo fiber is the most optimal choice for sonication.

超音波ミスト吸入器では、毛細管要素の材料は、少なくとも75%が竹繊維で、オプションとして25%が綿であってもよい。 In an ultrasonic mist inhaler, the material of the capillary element may be at least 75% bamboo fiber and optionally 25% cotton.

100%純粋な竹繊維又は竹繊維の高い割合からの毛細管要素は、高い吸収能力を示すだけでなく、超音波ミスト吸入器のアプリケーションのための最適な選択となる改善された流体透過性を有する。 Capillary elements made from 100% pure bamboo fibers or a high proportion of bamboo fibers not only exhibit high absorption capacity but also have improved fluid permeability, which makes them the optimal choice for ultrasonic mist inhaler applications. .

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、平坦な形状を有していてもよい。 In an ultrasonic mist inhaler, the capillary element may have a flat shape.

超音波ミスト吸入器において、毛細管要素は、中央部分と周辺部分とから構成されてもよい。 In an ultrasonic mist inhaler, the capillary element may consist of a central part and a peripheral part.

超音波ミスト吸入器において、周辺部は、液体チャンバに向かって延びるL字型の断面を有していてもよい。 In the ultrasonic mist inhaler, the periphery may have an L-shaped cross section extending towards the liquid chamber.

超音波ミスト吸入器において、中央部は、超音波処理チャンバまで延びるU字形状の断面を有していてもよい。 In the ultrasonic mist inhaler, the central part may have a U-shaped cross section extending to the sonication chamber.

一例に係る超音波ミスト吸入器において、前記液体チャンバに受容される前記液体は、57~70%(w/w)の植物性グリセリンと30~43%(w/w)のプロピレングリコールとを含み、前記プロピレングリコールはニコチン及び香料を含む、ことを特徴とする超音波ミスト吸入器。 In an example ultrasonic mist inhaler, the liquid received in the liquid chamber includes 57-70% (w/w) vegetable glycerin and 30-43% (w/w) propylene glycol. , wherein the propylene glycol contains nicotine and fragrance.

超音波ミスト吸入器又は個人用超音波霧化装置は次を含む:
霧化される液体を受け取るように適合された液体チャンバ又はカートリッジを含む液体リザーバ構造体
前記液体チャンバ又は前記カートリッジと流体連通している超音波処理チャンバ
前記の液体チャンバに受容される前記液体は、57~70%(w/w)の植物性グリセリン及び30~43%(w/w)のプロピレングリコールを含み、前記プロピレングリコールはニコチン及び香料を含む。
Ultrasonic mist inhalers or personal ultrasonic atomization devices include:
a liquid reservoir structure comprising a liquid chamber or cartridge adapted to receive a liquid to be atomized; an ultrasonication chamber in fluid communication with said liquid chamber or said cartridge; said liquid received in said liquid chamber; It contains 57-70% (w/w) vegetable glycerin and 30-43% (w/w) propylene glycol, said propylene glycol containing nicotine and flavor.

本発明をより容易に理解するために、本発明の実施形態は、次に、添付の図面を参照しながら、例として説明する:
図1は、超音波ミスト吸入器の構成要素の分解斜視図である。 図2は、吸入器液体リザーバ構造体の構成要素の分解斜視図である。 図3は、吸入器液体リザーバ構造体の構成要素の断面図である。 図4Aは、図2及び図3による吸入器液体リザーバ構造体の空気流部材の等角図である。 図4Bは、図4Aに示す送風部材の断面図である。 図5は、RLC回路としてモデル化された圧電トランスデューサを示す模式図である。 図6は、RLC回路の周波数対対数インピーダンスのグラフである。 図7は、圧電トランスデューサの動作の誘導性領域と容量性領域を示す周波数対対数インピーダンスのグラフである。 図8は、周波数コントローラの動作を示すフロー図である。 図9は、本開示のミスト吸入器の図解的透視図である。 図10は、本開示のミスト吸入器の図解的透視図である。 図11は、本開示のミスト発生装置の斜視透視図である。 図12は、本開示のミスト発生装置の斜視透視図である。 図13は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図14は、本開示のトランスデューサホルダの斜視透視図である。 図15は、本開示のトランスデューサホルダの斜視透視図である。 図16は、本開示の毛細管要素の斜視透視図である。 図17は、本開示の毛細管要素の斜視透視図である。 図18は、本開示のトランスデューサホルダの斜視透視図である。 図19は、本開示のトランスデューサホルダの斜視透視図である。 図20は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図21は、本開示の吸収性要素の斜視透視図である。 図22は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図23は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図24は、本開示の吸収性要素の斜視透視図である。 図25は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図26は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図27は、本開示のハウジングの一部の図解的な透視図である。 図28は、本開示の回路基板の図解的な透視図である。 図29は、本開示の回路基板の図解的な透視図である。 図30は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図31は、本開示のミスト発生装置の図解的な分解透視図である。 図32は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図33は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図34は、本開示のミスト発生装置を示す断面図である。 図35は、本開示のドライバ装置の斜視分解透視図である。 図36は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図37は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図38は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図39は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図40は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図41は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図42は、本開示のドライバ装置の一部を示す斜視透視図である。 図43は、本開示の集積回路配置の概略図である。 図44は、本開示の集積回路の概略図である 図45は、本開示のパルス幅変調発生器の概略図である。 図46は、本開示の一例のタイミング図である。 図47は、本開示の一例のタイミング図である。 図48は、本開示の一例のポート機能を示す表である。 図49は、本開示の集積回路の概略図である 図50は、本開示の一例のHブリッジの回路図である。 図51は、本開示の一例の電流感知配置の回路図である。 図52は、本開示の一例のHブリッジの回路図である。 図53は、図50のHブリッジの動作の相の間の電圧を示すグラフである。 図54は、図50のHブリッジの動作の相の間の電圧を示すグラフである。 図55は、超音波トランスデューサが図50のHブリッジによって駆動されている間の、超音波トランスデューサの端子における電圧及び電流を示すグラフである。 図56は、本開示の集積回路間の接続を示す模式図である。 図57は、本開示の集積回路の概略図である 図58は、本開示の一例の認証方法のステップを説明するための図である。 図59は、本開示のドライバ装置のエンドキャップの斜視透視図である。 図60は、本開示のドライバ装置のハウジングの斜視透視図である。 図61は、本開示のミスト吸入器に対するEMC試験の結果を示すグラフである。
In order to understand the invention more easily, embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings:
FIG. 1 is an exploded perspective view of the components of an ultrasonic mist inhaler. FIG. 2 is an exploded perspective view of the components of the inhaler liquid reservoir structure. FIG. 3 is a cross-sectional view of the components of an inhaler liquid reservoir structure. FIG. 4A is an isometric view of the air flow member of the inhaler liquid reservoir structure according to FIGS. 2 and 3; FIG. 4B is a cross-sectional view of the blowing member shown in FIG. 4A. FIG. 5 is a schematic diagram showing a piezoelectric transducer modeled as an RLC circuit. FIG. 6 is a graph of frequency versus logarithmic impedance for an RLC circuit. FIG. 7 is a graph of frequency versus logarithmic impedance showing the inductive and capacitive regions of operation of a piezoelectric transducer. FIG. 8 is a flow diagram showing the operation of the frequency controller. FIG. 9 is a schematic perspective view of a mist inhaler of the present disclosure. FIG. 10 is a schematic perspective view of a mist inhaler of the present disclosure. FIG. 11 is a perspective perspective view of the mist generator of the present disclosure. FIG. 12 is a perspective perspective view of the mist generator of the present disclosure. FIG. 13 is a schematic exploded perspective view of the mist generator of the present disclosure. FIG. 14 is a perspective perspective view of a transducer holder of the present disclosure. FIG. 15 is a perspective perspective view of a transducer holder of the present disclosure. FIG. 16 is a perspective perspective view of a capillary element of the present disclosure. FIG. 17 is a perspective perspective view of a capillary element of the present disclosure. FIG. 18 is a perspective perspective view of a transducer holder of the present disclosure. FIG. 19 is a perspective perspective view of a transducer holder of the present disclosure. FIG. 20 is a schematic perspective view of a portion of a housing of the present disclosure. FIG. 21 is a perspective perspective view of an absorbent element of the present disclosure. FIG. 22 is a schematic perspective view of a portion of a housing of the present disclosure. FIG. 23 is a schematic perspective view of a portion of the housing of the present disclosure. FIG. 24 is a perspective perspective view of an absorbent element of the present disclosure. FIG. 25 is a schematic perspective view of a portion of a housing of the present disclosure. FIG. 26 is a schematic perspective view of a portion of a housing of the present disclosure. FIG. 27 is a schematic perspective view of a portion of a housing of the present disclosure. FIG. 28 is a schematic perspective view of a circuit board of the present disclosure. FIG. 29 is a schematic perspective view of a circuit board of the present disclosure. FIG. 30 is a schematic exploded perspective view of the mist generator of the present disclosure. FIG. 31 is a schematic exploded perspective view of the mist generator of the present disclosure. FIG. 32 is a cross-sectional view showing the mist generating device of the present disclosure. FIG. 33 is a cross-sectional view showing the mist generator of the present disclosure. FIG. 34 is a cross-sectional view showing the mist generator of the present disclosure. FIG. 35 is a perspective exploded perspective view of the driver device of the present disclosure. FIG. 36 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 37 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 38 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 39 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 40 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 41 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 42 is a perspective perspective view showing a portion of the driver device of the present disclosure. FIG. 43 is a schematic diagram of an integrated circuit arrangement of the present disclosure. FIG. 44 is a schematic diagram of an integrated circuit of the present disclosure. FIG. 45 is a schematic diagram of a pulse width modulation generator of the present disclosure. FIG. 46 is a timing diagram of an example of the present disclosure. FIG. 47 is a timing diagram of an example of the present disclosure. FIG. 48 is a table showing port functions in an example of the present disclosure. FIG. 49 is a schematic diagram of an integrated circuit of the present disclosure. FIG. 50 is a circuit diagram of an H bridge according to an example of the present disclosure. FIG. 51 is a circuit diagram of an example current sensing arrangement of the present disclosure. FIG. 52 is a circuit diagram of an H bridge according to an example of the present disclosure. FIG. 53 is a graph showing voltages between phases of operation of the H-bridge of FIG. 50. FIG. 54 is a graph showing voltages between phases of operation of the H-bridge of FIG. 50. FIG. 55 is a graph showing the voltage and current at the terminals of the ultrasonic transducer while the ultrasonic transducer is being driven by the H-bridge of FIG. 50. FIG. 56 is a schematic diagram showing connections between integrated circuits of the present disclosure. FIG. 57 is a schematic diagram of an integrated circuit of the present disclosure. FIG. 58 is a diagram for explaining steps of an authentication method according to an example of the present disclosure. FIG. 59 is a perspective perspective view of the end cap of the driver device of the present disclosure. FIG. 60 is a perspective perspective view of the housing of the driver device of the present disclosure. FIG. 61 is a graph showing the results of an EMC test on a mist inhaler of the present disclosure.

詳細な説明
本開示の態様は、添付の図と共に読まれた場合、以下の詳細な説明から最もよく理解される。当業界の標準的な慣行にしたがって、様々な特徴は縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。実際、様々な特徴の寸法は、議論を明確にするために任意に増やしたり減らしたりすることができる。
DETAILED DESCRIPTION Aspects of the present disclosure are best understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying figures. Note that, in accordance with standard practice in the industry, the various features are not drawn to scale. In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or decreased for clarity of discussion.

以下の開示は、提供される主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態、又は例を提供する。構成要素、濃度、用途、及び配置の具体例は、本開示を簡略化するために以下に説明される。もちろん、これらは単なる例であり、限定することを意図していない。例えば、以下の説明における第1の特徴及び第2の特徴の取り付けは、第1の特徴及び第2の特徴が直接接触して取り付けられる実施形態を含んでもよく、また、第1の特徴及び第2の特徴が直接接触していなくてもよいように、第1の特徴と第2の特徴との間に追加の特徴が配置され得る実施形態を含んでもよい。加えて、本開示は、様々な例において参照数字及び/又は文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、単純化及び明確化のためであり、それ自体は、議論された様々な実施形態及び/又は構成間の関係を指示するものではない。 The following disclosure provides many different embodiments, or examples, for implementing different features of the provided subject matter. Specific examples of components, concentrations, uses, and arrangements are described below to simplify the disclosure. Of course, these are just examples and are not intended to be limiting. For example, attachment of a first feature and a second feature in the following description may include embodiments in which the first feature and the second feature are attached in direct contact; Embodiments may include embodiments in which additional features may be placed between the first feature and the second feature such that the two features may not be in direct contact. Additionally, this disclosure may repeat reference numbers and/or letters in various instances. This repetition is for simplicity and clarity, and as such does not imply a relationship between the various embodiments and/or configurations discussed.

以下の開示は、代表的な例について説明するものである。各例は、実施形態とみなされてもよく、本開示において、「例」への言及は、「実施形態」に変更されてもよい。 The following disclosure describes representative examples. Each example may be considered an embodiment, and in this disclosure, references to "example" may be changed to "embodiment."

本開示のいくつかの部分は、電子式気化吸入器に向けられている。以下に説明する具体例は、ニコチンを含む。しかし、治療薬、薬、及びハーブサプリメントのための吸入器など、他の例も想定される。さらに、この装置は、タバコに似ていない医療機器のように見えるようにパッケージ化することができる。 Some portions of this disclosure are directed to electronic vaporizing inhalers. Specific examples described below include nicotine. However, other examples are also envisioned, such as inhalers for therapeutic agents, medicines, and herbal supplements. Additionally, the device can be packaged to look like a medical device that does not resemble a cigarette.

超音波ミスト吸入器は、使い捨て又は再利用可能のいずれかである。本書で使用される「再利用可能」という用語は、エネルギー貯蔵装置が再充電可能又は交換可能であること、又は液体が再充填又は液体リザーバ構造体の交換のいずれかによって補充可能であることを意味する。あるいは、いくつかの例では、再利用可能な電子デバイスは、再充電可能であり、液体を補充することができる両方である。 Ultrasonic mist inhalers are either disposable or reusable. The term "reusable" as used herein means that the energy storage device is rechargeable or replaceable, or that the liquid can be replenished either by refilling or replacing the liquid reservoir structure. means. Alternatively, in some instances, reusable electronic devices are both rechargeable and capable of being refilled with liquid.

従来の電子気化吸入器は、吸入器内の液体を加熱するように構成された金属部品の高温を誘発し、したがって、吸い込むことができる液体を気化させることに依存する傾向がある。液体は、通常、プロピレングリコール(PG)及び植物性グリセリン(VG)の溶液にブレンドされたニコチン及び香料を含み、これらは、高温で加熱部品を介して気化される。従来の吸入器の問題点として、金属が燃える可能性があり、その後、燃えた液体と一緒に金属を吸い込む可能性がある。また、加熱された液体による焦げた臭いや味を好まない人もいる。 Conventional electronic vaporizing inhalers tend to rely on inducing high temperatures in metal parts that are configured to heat the liquid within the inhaler, thus vaporizing the liquid that can be inhaled. The liquid typically contains nicotine and flavoring blended in a solution of propylene glycol (PG) and vegetable glycerin (VG), which are vaporized via heating elements at high temperatures. The problem with traditional inhalers is that the metal can burn, which can then be inhaled along with the burned liquid. Additionally, some people do not like the burnt smell and taste of heated liquids.

図1~図4は、超音波処理チャンバを構成する超音波吸入器の一例を示す図である。 1 to 4 are diagrams showing an example of an ultrasonic inhaler constituting an ultrasonic processing chamber.

図1には、使い捨ての超音波ミスト吸入器100が描かれている。図1から分かるように、超音波ミスト吸入器100は、直径に比して長さが比較的長い円筒形の本体を有している。使い捨ての例では、第1部分と第2部分とは、単一の、しかし分離可能な装置の領域である。第1部分101及び第2部分102という呼称は、各部分に主に含まれる構成要素を便宜的に区別するために用いられる。 In FIG. 1, a disposable ultrasonic mist inhaler 100 is depicted. As can be seen from FIG. 1, the ultrasonic mist inhaler 100 has a cylindrical body whose length is relatively long compared to its diameter. In the disposable example, the first part and the second part are regions of a single, but separable device. The names 1st part 101 and 2nd part 102 are used to conveniently distinguish the components mainly included in each part.

図1から分かるように、超音波ミスト吸入器は、マウスピース1、リザーバ構造体2、及びケーシング3から構成されている。第1部分101はケーシング3を構成し、第2部分102はマウスピース1及びリザーバ構造体2を構成する。 As can be seen from FIG. 1, the ultrasonic mist inhaler is composed of a mouthpiece 1, a reservoir structure 2, and a casing 3. The first part 101 constitutes the casing 3, and the second part 102 constitutes the mouthpiece 1 and the reservoir structure 2.

第1の部分101には、電源エネルギーが含まれている。 The first portion 101 contains power supply energy.

蓄電装置30は、超音波ミスト吸入器100に電力を供給する。蓄電装置30は、リチウムイオン電池、アルカリ電池、亜鉛-炭素電池、ニッケル水素電池、ニッケル-カドミウム電池などの電池、スーパーキャパシタ、又はこれらの組み合わせとすることができるが、これらに限定されるわけではない。使い捨ての例では、電気貯蔵装置30は再充電可能ではないが、再使用可能な例では、電気貯蔵装置30は再充電可能であるように選択されるであろう。使い捨ての例では、電気貯蔵装置30は、主に、吸入器100の寿命にわたって一定の電圧を供給するように選択される。そうでなければ、吸入器の性能は時間とともに劣化することになる。装置の寿命にわたって一定の電圧出力を提供することができる好ましい電気貯蔵装置には、リチウムイオン電池及びリチウムポリマー電池が含まれる。 Power storage device 30 supplies power to ultrasonic mist inhaler 100 . The power storage device 30 can be, but is not limited to, a battery such as a lithium ion battery, an alkaline battery, a zinc-carbon battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-cadmium battery, a supercapacitor, or a combination thereof. do not have. In disposable examples, electrical storage device 30 is not rechargeable, while in reusable examples, electrical storage device 30 would be selected to be rechargeable. In the disposable example, the electrical storage device 30 is primarily selected to provide a constant voltage over the life of the inhaler 100. Otherwise, the performance of the inhaler will deteriorate over time. Preferred electrical storage devices that can provide a constant voltage output over the life of the device include lithium ion batteries and lithium polymer batteries.

電気貯蔵装置30は、一般に正端子に対応する第1の端部30aと、一般に負端子に対応する第2の端部30bとを有する。負極端子は、第1端部30aまで延びている。 Electricity storage device 30 has a first end 30a that generally corresponds to a positive terminal and a second end 30b that generally corresponds to a negative terminal. The negative terminal extends to the first end 30a.

蓄電装置30は第1部分101に位置し、液体リザーバ構造体2は第2部分102に位置するので、接合部は、それらの構成要素の間に電気的な通信を提供することが必要である。本発明では、第1の部分101が第2の部分102に締め付けられるときに一緒に圧縮される少なくとも電極又はプローブを用いて電気通信が確立される。 Since the power storage device 30 is located in the first part 101 and the liquid reservoir structure 2 is located in the second part 102, a joint is necessary to provide electrical communication between these components. . In the present invention, electrical communication is established using at least electrodes or probes that are compressed together when the first part 101 is clamped onto the second part 102.

この例では、再利用可能とするために、蓄電装置30は充電可能である。ケーシング3には、充電口32が設けられている。 In this example, power storage device 30 is rechargeable in order to be reusable. A charging port 32 is provided in the casing 3.

集積回路4は、近位端4a及び遠位端4bを有する。電気貯蔵装置30の第1端30aの正端子は、フレキシブル集積回路4の正リードと電気的に連通している。電気貯蔵装置30の第2の端部30bの負端子は、集積回路4の負リードと電気的に通信している。集積回路4の遠位端4bは、マイクロプロセッサを含んで構成されている。マイクロプロセッサは、センサからのデータを処理し、ライトを制御し、第2の部分102における超音波振動5に電流の流れを指示し、予めプログラムされた時間の後に電流の流れを終了させるように構成されている。 Integrated circuit 4 has a proximal end 4a and a distal end 4b. The positive terminal of the first end 30a of the electricity storage device 30 is in electrical communication with the positive lead of the flexible integrated circuit 4. The negative terminal of the second end 30b of the electrical storage device 30 is in electrical communication with the negative lead of the integrated circuit 4. The distal end 4b of the integrated circuit 4 is configured to include a microprocessor. The microprocessor processes data from the sensor, controls the lights, directs the flow of current to the ultrasonic vibrations 5 in the second portion 102, and terminates the flow of current after a preprogrammed time. It is configured.

センサは、超音波ミスト吸入器100が使用されているとき(使用者が吸入器を吸引したとき)を検出し、マイクロプロセッサを作動させる。センサは、圧力、空気流、又は振動の変化を検出するように選択することができる。一例では、センサは圧力センサである。デジタル装置では、センサは連続的な読み取りを行い、その結果、デジタルセンサは連続的に電流を引き込む必要があるが、その量は小さく、全体の電池寿命は無視できるほど影響されるだろう。 The sensor detects when the ultrasonic mist inhaler 100 is in use (when the user inhales the inhaler) and activates the microprocessor. Sensors can be selected to detect changes in pressure, airflow, or vibration. In one example, the sensor is a pressure sensor. In digital devices, the sensor takes continuous readings, and as a result, the digital sensor needs to draw current continuously, but the amount is small and the overall battery life will be negligibly affected.

いくつかの例では、集積回路4は、高周波で直流を交流に変換するために4つのMOSFETによって形成されてもよいHブリッジを構成している。 In some examples, integrated circuit 4 constitutes an H-bridge that may be formed by four MOSFETs to convert direct current to alternating current at high frequencies.

図2及び図3を参照すると、一例による液体リザーバ構造体2の図解が示されている。液体リザーバ構造2は、霧化される液体を受け取るように適合された液体チャンバ21と、液体チャンバ21と流体連通している超音波処理チャンバ22とからなる。 Referring to FIGS. 2 and 3, an illustration of a liquid reservoir structure 2 according to an example is shown. The liquid reservoir structure 2 consists of a liquid chamber 21 adapted to receive the liquid to be atomized and an ultrasound treatment chamber 22 in fluid communication with the liquid chamber 21.

示されている例では、液体リザーバ構造2は、超音波処理チャンバ22から周囲に向かう空気通路を提供する吸入チャネル20を備える。 In the example shown, the liquid reservoir structure 2 comprises an inlet channel 20 providing an air passage from the sonication chamber 22 towards the environment.

センサ位置の一例として、超音波処理チャンバ22にセンサを配置してもよい。 As an example of a sensor location, a sensor may be placed in the ultrasonic processing chamber 22.

吸入チャンネル20は、錐体部20aと内部容器20bを有する。 The suction channel 20 has a conical portion 20a and an inner container 20b.

図4A及び図4Bに描かれているように、さらに吸入チャネル20は、周囲から超音波処理チャンバ22に空気流を供給するための空気流部材27を有する。 As depicted in FIGS. 4A and 4B, the suction channel 20 further includes an air flow member 27 for supplying air flow to the sonication chamber 22 from the surroundings.

気流部材27は、一体に作られた気流ブリッジ27a及び気流ダクト27bを有し、気流ブリッジ27aは吸入チャネル20の一部を形成する2つの気道開口27a’を有し、気流ダクト27bは気流ブリッジ27aから超音波処理チャンバ22内に延びて周囲から超音波処理チャンバへの空気流を提供するためにある。 The airflow member 27 has an airflow bridge 27a and an airflow duct 27b made in one piece, the airflow bridge 27a having two airway openings 27a' forming part of the suction channel 20, and the airflow duct 27b forming an airflow bridge 27b. 27a into the sonication chamber 22 to provide air flow from the surroundings to the sonication chamber.

気流ブリッジ27aは、第2の直径20a2において錐体要素20aと協働する。 The airflow bridge 27a cooperates with the conical element 20a at the second diameter 20a2.

気流ブリッジ27aは、気流を気流ダクト27bに供給する2つの対向する周辺開口部27a’’を有する。 Airflow bridge 27a has two opposing peripheral openings 27a'' that supply airflow to airflow duct 27b.

気流ブリッジ27aとフラストコニカル要素20aとの協働は、2つの対向する周辺開口部27a’’がフラストコニカル要素20aの相補的開口部20a’’と協働するように配置される。 The cooperation of the airflow bridge 27a and the frustoconical element 20a is arranged such that two opposing peripheral openings 27a'' cooperate with complementary openings 20a'' of the frustoconical element 20a.

口金1と錐体部20aは半径方向に間隔をあけて配置され、その間に気流チャンバ28が配置されている。 The base 1 and the conical part 20a are spaced apart from each other in the radial direction, and an airflow chamber 28 is arranged therebetween.

図1及び図2に描かれているように、マウスピース1は、2つの対向する周辺開口部1’’を有する。 As depicted in FIGS. 1 and 2, the mouthpiece 1 has two opposing peripheral openings 1''.

気流ブリッジ27aの周辺開口部27a’’、20a’’、1’’、フラストコニカル要素20a及びマウスピース1は、超音波処理チャンバ22に最大限の空気流を直接供給する。 The peripheral openings 27a'', 20a'', 1'' of the airflow bridge 27a, the frustoconical element 20a and the mouthpiece 1 provide maximum airflow directly into the sonication chamber 22.

錐体要素20aは、吸入チャネル20と同様の方向に整列された内部通路を含み、第1の直径20a1が第2の直径20a2のそれよりも小さく、内部通路が錐体要素20aにわたって直径を減少させるように、内部通路を有している。 The conical element 20a includes an internal passage aligned in a similar direction to the suction channel 20, the first diameter 20a1 being smaller than that of the second diameter 20a2, the internal passage decreasing in diameter across the conical element 20a. It has an internal passageway to allow it.

錐体要素20aは、超音波振動手段5及び毛細管要素7と整列して配置され、第1の直径20a1はマウスピース1の内部ダクト11に連通し、第2の直径20a2は内部容器20bに連通している。 The conical element 20a is arranged in alignment with the ultrasonic vibration means 5 and the capillary element 7, with a first diameter 20a1 communicating with the internal duct 11 of the mouthpiece 1 and a second diameter 20a2 communicating with the internal container 20b. are doing.

内部容器20bは、超音波処理チャンバ22と液体チャンバ21とを区画する内壁を有する。 The inner container 20b has an inner wall that partitions the ultrasonic processing chamber 22 and the liquid chamber 21.

液体リザーバ構造体2は、液体チャンバ21の外壁を区画する外容器20cを有している。 The liquid reservoir structure 2 has an outer container 20c that defines an outer wall of the liquid chamber 21.

内側容器20b及び外側容器20cは、それぞれ、液体チャンバ21の内壁及び外壁である。 Inner container 20b and outer container 20c are the inner wall and outer wall of liquid chamber 21, respectively.

液体リザーバ構造体2は、口金1とケーシング3との間に配置され、口金1及びケーシング3に対して着脱可能である。 The liquid reservoir structure 2 is arranged between the cap 1 and the casing 3 and is removable from the cap 1 and the casing 3.

液体リザーバ構造体2及びマウスピース1又はケーシング3は、互いに係合するための相補的な配置を含んでもよく;さらにそのような相補的配置は、バヨネット型配置;ねじ係合型配置;磁気配置;又は摩擦嵌合配置のいずれかを含んでもよく、液体リザーバ構造体2は配置の一部分を含み、マウスピース1又はケーシング3は、配置の相補的部分を含んでいる。 The liquid reservoir structure 2 and the mouthpiece 1 or casing 3 may include a complementary arrangement for engaging each other; further such complementary arrangement may include a bayonet arrangement; a threaded arrangement; a magnetic arrangement. or a friction-fit arrangement, with the liquid reservoir structure 2 comprising one part of the arrangement and the mouthpiece 1 or casing 3 comprising a complementary part of the arrangement.

再使用可能な例では、構成要素は実質的に同じである。使い捨ての例に対する再使用可能な例の違いは、液体リザーバ構造体2を交換するためになされる収容である。 In reusable examples, the components are substantially the same. The difference in reusable versus disposable examples is the accommodation made for replacing the liquid reservoir structure 2.

図3に示すように、液体チャンバ21は、液体チャンバ21の内側容器20bと外側容器20cを閉じる上壁23と底壁25を有する。 As shown in FIG. 3, the liquid chamber 21 has a top wall 23 and a bottom wall 25 that close an inner container 20b and an outer container 20c of the liquid chamber 21. As shown in FIG.

毛細管要素7は、内側容器20bの第1部分20b1と第2部分20b2との間に配置されている。 The capillary element 7 is arranged between the first part 20b1 and the second part 20b2 of the inner container 20b.

毛細管要素7は、超音波処理チャンバから液体チャンバまで延びる平坦な形状を有する。 The capillary element 7 has a flat shape extending from the sonication chamber to the liquid chamber.

図2又は図3に描かれているように、毛細管要素7は、U字形の中央部7aとL字形の周辺部7bとから構成されている。 As depicted in FIG. 2 or 3, the capillary element 7 consists of a U-shaped central part 7a and an L-shaped peripheral part 7b.

L字形状の部分7bは、内側容器20b上の液体チャンバ21内に、底壁25に沿って延びている。 The L-shaped portion 7b extends along the bottom wall 25 into the liquid chamber 21 on the inner container 20b.

U字状部分7aは、超音波処理チャンバ21内に収容されている。U字状部分7aは、内側容器20b上で、底壁25に沿うように設けられている。 The U-shaped portion 7a is housed within the ultrasonic processing chamber 21. The U-shaped portion 7a is provided along the bottom wall 25 on the inner container 20b.

超音波霧化吸入器において、U字部7aは、内側部分7a1と外側部分7a2とを有し、内側部分7a1は超音波振動手段5の霧化面50と面接触しており、外側部分7a2は超音波振動手段5と面接触していない。 In the ultrasonic atomization inhaler, the U-shaped portion 7a has an inner portion 7a1 and an outer portion 7a2, the inner portion 7a1 is in surface contact with the atomization surface 50 of the ultrasonic vibration means 5, and the outer portion 7a2 is not in surface contact with the ultrasonic vibration means 5.

液体チャンバ21の底壁25は、液体チャンバ21と超音波処理チャンバ22とを閉鎖する底板25である。底板25は密閉されているため、超音波処理チャンバ22からケーシング3への液体の漏れは防止されている。 The bottom wall 25 of the liquid chamber 21 is a bottom plate 25 that closes off the liquid chamber 21 and the ultrasonic processing chamber 22 . Since the bottom plate 25 is sealed, leakage of liquid from the ultrasonic processing chamber 22 to the casing 3 is prevented.

底板25は、弾性部材8が挿入される凹部25bを有する上面25aを有している。超音波振動手段5は、弾性部材8によって支持されている。弾性部材8は、超音波振動手段5を維持するための溝が設計された内孔8’を有する環状板状のゴムから形成されている。 The bottom plate 25 has an upper surface 25a having a recess 25b into which the elastic member 8 is inserted. The ultrasonic vibration means 5 is supported by an elastic member 8. The elastic member 8 is formed of an annular plate-shaped rubber having an inner hole 8' in which a groove for holding the ultrasonic vibration means 5 is designed.

液体チャンバ21の上壁23は、液体チャンバ23を閉じるキャップ23である。 The upper wall 23 of the liquid chamber 21 is a cap 23 that closes the liquid chamber 23.

天壁23は、液体チャンバ21が収容し得る液体の最大レベルを表す上面23と、液体チャンバ21内の液体の最小レベルを表す下面25とを有する。 Top wall 23 has an upper surface 23 representing the maximum level of liquid that liquid chamber 21 can contain and a lower surface 25 representing the minimum level of liquid within liquid chamber 21 .

天壁23は密閉されているため、液体チャンバ21から口金1への液体の漏れは防止される。 Since the top wall 23 is sealed, leakage of liquid from the liquid chamber 21 to the cap 1 is prevented.

天壁23と底壁25は、ネジ、接着剤、摩擦などの固定手段により、液体リザーバ構造体2に固定されている。 The top wall 23 and the bottom wall 25 are fixed to the liquid reservoir structure 2 by fixing means such as screws, adhesive, friction, or the like.

図3に描かれているように、弾性部材は超音波振動手段5と線接触しており、超音波振動手段5と吸入器の壁との接触を防ぐことで、液体リザーバ構造体の振動の抑制がより効果的に防止される。したがって、霧化部材によって霧化された液体の微粒子をより遠くまで噴霧することができる。 As depicted in Figure 3, the elastic member is in line contact with the ultrasonic vibration means 5 and prevents contact between the ultrasonic vibration means 5 and the wall of the inhaler, thereby reducing the vibration of the liquid reservoir structure. Suppression is more effectively prevented. Therefore, the fine particles of the liquid atomized by the atomization member can be atomized further.

図3に描かれているように、内側容器20bは、第1部分20b1と第2部分20b2との間に、毛細管要素7が超音波処理チャンバ21から延びている開口部20b’を有している。毛細管要素7は、開口部20b’を介して液体チャンバ21から液体を吸収する。毛細管要素7は、ウィックである。毛細管要素7は、毛細管現象によって液体を超音波処理チャンバ22に輸送する。いくつかの例では、毛細管要素7は、竹繊維で作られている。いくつかの例では、毛細管要素7は、0.27mmから0.32mmの間の厚さであり、38g/m2 から48g/m2 の間の密度を有していてもよい。 As depicted in FIG. 3, the inner container 20b has an opening 20b' between the first part 20b1 and the second part 20b2, through which the capillary element 7 extends from the sonication chamber 21. There is. Capillary element 7 absorbs liquid from liquid chamber 21 via opening 20b'. Capillary element 7 is a wick. The capillary element 7 transports the liquid to the sonication chamber 22 by capillary action. In some examples, capillary element 7 is made of bamboo fiber. In some examples, capillary element 7 may be between 0.27 mm and 0.32 mm thick and have a density between 38 g/m 2 and 48 g/m 2 .

図3から分かるように、超音波振動手段5は、毛細管要素7の直下に配置されている。 As can be seen in FIG. 3, the ultrasonic vibration means 5 are arranged directly below the capillary element 7.

超音波振動手段5は、トランスデューサであってもよい。例えば、超音波振動手段5は、圧電トランスデューサであってもよく、円形の板状に設計されていてもよい。圧電トランスデューサの材質は、セラミックであってもよい。 The ultrasonic vibration means 5 may be a transducer. For example, the ultrasonic vibration means 5 may be a piezoelectric transducer or may be designed in the shape of a circular plate. The material of the piezoelectric transducer may be ceramic.

また、超音波振動手段5には、様々なトランスデューサ材料を使用することができる。 Moreover, various transducer materials can be used for the ultrasonic vibration means 5.

送風ダクト27b1の端部は、超音波振動手段5と向き合っている。超音波振動手段5は、電気接触器101a、101bと電気的に連絡している。注目すべきは、集積回路4の遠位端4bは、内側電極と外側電極を有することである。内側電極は、スプリングコンタクトプローブである第1の電気接触子101aに接触し、外側電極は、サイドピンである第2の電気接触子101bに接触する。集積回路4を介して、第1の電気接点101aは、マイクロプロセッサにより蓄電装置30の正極端子と電気的に通信し、第2の電気接点101bは、蓄電装置30の負極端子と電気的に通信している。 The end of the blower duct 27b1 faces the ultrasonic vibration means 5. The ultrasonic vibration means 5 is in electrical communication with the electrical contactors 101a, 101b. Note that the distal end 4b of the integrated circuit 4 has an inner electrode and an outer electrode. The inner electrode contacts a first electrical contact 101a, which is a spring contact probe, and the outer electrode contacts a second electrical contact 101b, which is a side pin. Through the integrated circuit 4, the first electrical contact 101a electrically communicates with the positive terminal of the power storage device 30 via the microprocessor, and the second electrical contact 101b electrically communicates with the negative terminal of the power storage device 30. are doing.

電気接点101a、101bは、底板25を横断している。底板25は、液体リザーバ構造体2の周壁26の内側に受けられるようになっている。底板25は、相補的な隆起の上に載っており、それによって、液体チャンバ21と超音波処理チャンバ22を形成している。 Electrical contacts 101a, 101b cross the bottom plate 25. The bottom plate 25 is adapted to be received inside the peripheral wall 26 of the liquid reservoir structure 2 . Bottom plate 25 rests on complementary ridges, thereby forming liquid chamber 21 and sonication chamber 22.

内側容器20bは、機械的なバネが適用される円形の内側スロット20dから構成される。 The inner container 20b consists of a circular inner slot 20d to which a mechanical spring is applied.

中央部分7a1を超音波振動手段5に押し付けることによって、機械的なバネ9は、それらの間の接触面を確保する。 By pressing the central part 7a1 against the ultrasonic vibration means 5, the mechanical spring 9 ensures a contact surface between them.

液体リザーバ構造体2及び底板25は、様々な熱可塑性材料を用いて作ることができる。 Liquid reservoir structure 2 and base plate 25 can be made using a variety of thermoplastic materials.

使用者が超音波ミスト吸入器100を吸引すると、空気流が周辺開口部1’’から吸引されて気流チャンバ28を貫通し、気流ブリッジ27aの周辺開口部27a’’とフラストコニカル要素20aを通り、気流ダクト27bを介して超音波処理チャンバ22に流れ落ち、直接毛細管要素7にかかる。同時に、液体は毛細管現象によりリザーバチャンバ21から複数の開口部20b’を通り、毛細管要素7に吸い込まれる。毛細管要素7は、液体を吸入器100の超音波振動手段5と接触させる。また、使用者の吸引により、圧力センサが集積回路4を作動させ、集積回路4が超音波振動手段5に電流を導く。このように、使用者が吸入器100のマウスピース1で吸引すると、2つの動作が同時に起こる。まず、センサが集積回路4を作動させ、これが超音波振動手段5が振動を開始するきっかけとなる。第2に、吸引によって、開口部20b’を通る液体の流れが始まるように、リザーバチャンバ21の外の圧力を低下させ、これが毛細管要素7を飽和させる。毛細管要素7は、液体を超音波振動手段5に搬送し、超音波振動手段5によって毛細管路内に気泡を形成させ、液体をミスト化させる。そして、ミスト化された液体を使用者が吸引する。 When the user inhales the ultrasonic mist inhaler 100, airflow is drawn through the peripheral opening 1'', through the airflow chamber 28, through the peripheral opening 27a'' of the airflow bridge 27a and through the frustoconical element 20a. , flows down into the sonication chamber 22 via the airflow duct 27b and directly onto the capillary element 7. At the same time, liquid is drawn from the reservoir chamber 21 through the plurality of openings 20b' into the capillary element 7 by capillary action. The capillary element 7 brings the liquid into contact with the ultrasonic vibration means 5 of the inhaler 100. In addition, the pressure sensor activates the integrated circuit 4 by the user's suction, and the integrated circuit 4 conducts a current to the ultrasonic vibration means 5. Thus, when the user inhales with the mouthpiece 1 of the inhaler 100, two actions occur simultaneously. First, the sensor activates the integrated circuit 4, which triggers the ultrasonic vibration means 5 to start vibrating. Second, the suction reduces the pressure outside the reservoir chamber 21 such that a flow of liquid through the opening 20b' is initiated, which saturates the capillary element 7. The capillary element 7 conveys the liquid to the ultrasonic vibration means 5, which causes bubbles to be formed in the capillary channel and the liquid to become a mist. Then, the user sucks the misted liquid.

いくつかの例では、集積回路4は、超音波振動手段5が動作する周波数を制御するように構成されている周波数コントローラを含んでいる。周波数コントローラは、プロセッサとメモリとを備え、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに周波数コントローラの少なくとも1つの機能を実行させる実行可能命令を記憶している。 In some examples, integrated circuit 4 includes a frequency controller configured to control the frequency at which ultrasonic vibration means 5 operates. The frequency controller includes a processor and a memory storing executable instructions that, when executed by the processor, cause the processor to perform at least one function of the frequency controller.

上述したように、いくつかの例では、超音波ミスト吸入器100は、約0.25~0.5ミクロンの気泡体積を生成するために、1.05Pa・s~1.412Pa・sの液体粘度を有する液体を気化するために2.8MHz~3.2MHzの周波数を持つ信号で超音波振動手段5を駆動させる。しかし、異なる粘度を有する液体又は他の用途のために、それは超音波振動手段5が異なる周波数で駆動される可能性がある。 As mentioned above, in some examples, the ultrasonic mist inhaler 100 may be configured to absorb a liquid of 1.05 Pa·s to 1.412 Pa·s to produce a bubble volume of approximately 0.25 to 0.5 microns. In order to vaporize a viscous liquid, the ultrasonic vibration means 5 is driven with a signal having a frequency of 2.8 MHz to 3.2 MHz. However, for liquids with different viscosities or other applications, it is possible that the ultrasonic vibration means 5 are driven at different frequencies.

ミスト発生装置の異なる用途ごとに、ミストの発生を最適化するために超音波振動手段5を駆動するための最適な周波数又は周波数範囲が存在する。超音波振動手段5が圧電トランスデューサである例では、最適な周波数又は周波数範囲は、少なくとも以下の4つのパラメータに依存することになる。 For each different application of the mist generator, there is an optimum frequency or frequency range for driving the ultrasonic vibration means 5 to optimize the mist generation. In the example where the ultrasonic vibration means 5 is a piezoelectric transducer, the optimum frequency or frequency range will depend on at least the following four parameters:

1.トランスデューサの製造工程
いくつかの例では、超音波振動手段5は、圧電セラミックからなる。圧電セラミックは、化合物を混合してセラミック生地を作ることによって製造されるが、この混合工程は、製造全体を通じて一貫していない場合がある。この不均一性により、硬化した圧電セラミックの共振周波数にばらつきが生じることがある。
1. Manufacturing process of the transducer In some examples, the ultrasonic vibration means 5 consists of a piezoelectric ceramic. Piezoelectric ceramics are manufactured by mixing compounds to create a ceramic fabric, but this mixing process may not be consistent throughout manufacturing. This non-uniformity can cause variations in the resonant frequency of the cured piezoelectric ceramic.

圧電セラミックの共振周波数が装置の必要動作周波数に対応していない場合、装置の動作中にミストが発生しない。治療用ミスト吸入器の場合、圧電セラミックの共振周波数がわずかにずれただけでもミストの生成に影響を与え、その装置が使用者に適切な治療レベルを提供できないことを意味する。 If the resonant frequency of the piezoelectric ceramic does not correspond to the required operating frequency of the device, no mist will be produced during operation of the device. In the case of therapeutic mist inhalers, even a slight shift in the piezoceramic's resonant frequency can affect the mist production, meaning that the device will not be able to provide an adequate therapeutic level to the user.

2.トランスデューサへの負荷
動作中、圧電トランスデューサへの負荷が変化すると、圧電トランスデューサ全体の振動の変位が抑制される。圧電トランスデューサの振動を最適に変位させるには、回路が最大変位に十分な電力を供給できるように駆動周波数 を調整する必要がある。
2. Load on the Transducer During operation, when the load on the piezoelectric transducer changes, the vibration displacement of the entire piezoelectric transducer is suppressed. To optimally displace the piezoelectric transducer's vibrations, the drive frequency must be adjusted so that the circuit can provide sufficient power for maximum displacement.

発振器の効率に影響を与える負荷の種類としては、トランスデューサ上の液体の量(ウィッキング材料の湿度)、トランスデューサとの永久的な接触を保つためにウィッキング材料に加えられるバネの力などを挙げることができる。また、電気的な接続手段も含まれる場合がある。 Types of loads that affect oscillator efficiency include the amount of liquid on the transducer (humidity of the wicking material), the spring force applied to the wicking material to maintain permanent contact with the transducer, etc. be able to. It may also include electrical connection means.

3.温度
圧電トランスデューサの超音波振動は、装置に組み込んで部分的に減衰させる。これには、トランスデューサをシリコン/ゴムのリングに入れ、スプリングでトランスデューサの上にあるウィッキング材に圧力をかけることが考えられる。この振動の減衰により、トランスデューサの上とその周辺の局所的な温度は上昇する。
3. Temperature The ultrasonic vibrations of the piezoelectric transducer are partially damped by incorporating it into the device. This could be done by placing the transducer in a silicone/rubber ring and using a spring to apply pressure to the wicking material above the transducer. This damping of vibrations increases the local temperature above and around the transducer.

温度の上昇は、トランスデューサの分子挙動の変化により、振動に影響を与える。温度の上昇は、セラミックの分子により多くのエネルギーを与え、その結晶構造に一時的な影響を及ぼす。温度が下がるとこの影響は逆転するが、最適な発振を維持するためには供給する周波数の変調が必要である。この周波数変調は、従来の固定周波数デバイスでは実現できなかった。 An increase in temperature affects the vibrations due to changes in the molecular behavior of the transducer. The increase in temperature gives more energy to the ceramic's molecules and temporarily affects its crystal structure. This effect reverses as the temperature decreases, but modulation of the applied frequency is necessary to maintain optimal oscillation. This frequency modulation could not be achieved with conventional fixed frequency devices.

また、温度上昇により気化される溶液(e リキッド)の粘度が低下するため、キャビテーションを誘起して連続的なミスト生成を維持するために駆動周波数の変更が必要となる場合がある。従来の固定周波数装置の場合、駆動周波数を変更せずに液体の粘度を下げると、ミスト生成が減少又は完全に停止し、装置が動作不能になる。 Furthermore, since the viscosity of the vaporized solution (e-liquid) decreases due to the temperature increase, it may be necessary to change the driving frequency in order to induce cavitation and maintain continuous mist generation. For conventional fixed frequency devices, reducing the viscosity of the liquid without changing the drive frequency reduces or completely stops mist production, rendering the device inoperable.

4.電源までの距離
電子回路の発振周波数は、トランスデューサと発振器-ドライバ間の配線長によって変化することがある。電子回路の周波数は、トランスデューサと残りの回路との距離に反比例する。
4. Distance to power supply The oscillation frequency of an electronic circuit may vary depending on the length of the wiring between the transducer and the oscillator-driver. The frequency of an electronic circuit is inversely proportional to the distance between the transducer and the rest of the circuit.

距離パラメータは主にデバイスに固定されているが、デバイスの製造過程で変化し、デバイスの全体的な効率を低下させる可能性がある。そのため、デバイスの駆動周波数を変更して変動を補償し、デバイスの効率を最適化することが望まれる。 Although the distance parameter is primarily fixed to the device, it can change during the device manufacturing process and reduce the overall efficiency of the device. Therefore, it is desirable to change the driving frequency of the device to compensate for the variations and optimize the efficiency of the device.

圧電トランスデューサは、図5に示すように、電子回路中のRLC回路としてモデル化することができる。上述した4つのパラメータは、RLC回路全体のインダクタンス、キャパシタンス、抵抗の変化としてモデル化することができ、トランスデューサに供給される共振周波数範囲を変化させることができる。回路の周波数がトランスデューサの共振点付近まで上昇すると、回路全体の対数インピーダンスは最小に落ち込み、次に最大に上昇してから中央の範囲に落ち着く。 A piezoelectric transducer can be modeled as an RLC circuit in an electronic circuit, as shown in FIG. The four parameters mentioned above can be modeled as changes in the inductance, capacitance, and resistance of the entire RLC circuit, which can change the resonant frequency range delivered to the transducer. As the frequency of the circuit increases to near the resonance of the transducer, the logarithmic impedance of the entire circuit drops to a minimum, then rises to a maximum before settling in the middle range.

図6は、RLC回路における周波数上昇に伴う全体インピーダンスの変化を説明する一般的なグラフである。図7は、圧電トランスデューサが、第1の所定周波数fs 以下の周波数では第1の容量性領域で、第2の所定周波数fp以上の周波数では第2の容量性領域でコンデンサとして作用する様子を示す図である。圧電トランスデューサは、第1及び第2の所定周波数fs、fpの間の周波数において、誘導性領域でインダクタとして作用する。トランスデューサの最適な発振を維持し、したがって最大効率を得るためには、トランスデューサを流れる電流を誘導領域内の周波数に維持する必要がある。 FIG. 6 is a general graph illustrating the change in overall impedance with increasing frequency in an RLC circuit. FIG. 7 shows how the piezoelectric transducer acts as a capacitor in the first capacitive region at frequencies below the first predetermined frequency f s and in the second capacitive region at frequencies above the second predetermined frequency f p FIG. The piezoelectric transducer acts as an inductor in the inductive region at frequencies between the first and second predetermined frequencies fs , fp . In order to maintain optimal oscillation of the transducer and thus obtain maximum efficiency, it is necessary to maintain the current flowing through the transducer at a frequency within the inductive region.

いくつかの例の装置の周波数コントローラは、装置の効率を最大化するために、圧電トランスデューサ(超音波振動手段5)の発振周波数を誘導領域内に維持するように構成される。 The frequency controller of some example devices is configured to maintain the oscillation frequency of the piezoelectric transducer (ultrasonic vibration means 5) within the induction region in order to maximize the efficiency of the device.

周波数コントローラは、所定のスイープ周波数範囲にわたって漸次追跡する周波数でトランスデューサを駆動するスイープ動作を実行するように構成されている。周波数コントローラがスイープを実行するとき、周波数コントローラは、トランスデューサに結合されたアナログ-デジタル変換器のアナログ-デジタル変換(ADC)値を監視する。いくつかの例では、ADC値は、トランスデューサを横切る電圧に比例するADCのパラメータである。他の例では、ADC値は、トランスデューサを流れる電流に比例するADCのパラメータである。 The frequency controller is configured to perform a sweep operation that drives the transducer at a frequency that tracks progressively over a predetermined sweep frequency range. When the frequency controller performs a sweep, the frequency controller monitors the analog-to-digital conversion (ADC) value of an analog-to-digital converter coupled to the transducer. In some examples, the ADC value is a parameter of the ADC that is proportional to the voltage across the transducer. In other examples, the ADC value is a parameter of the ADC that is proportional to the current flowing through the transducer.

以下により詳細に説明するように、いくつかの例の周波数コントローラは、トランスデューサを流れる電流を監視することによって、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を決定する。 As described in more detail below, the frequency controller in some examples determines the active power being used by the ultrasound transducer by monitoring the current flowing through the transducer.

スイープ動作の間、周波数コントローラは、トランスデューサのための周波数の誘導領域を探し出す。周波数コントローラが誘導領域を特定すると、周波数コントローラは、ADC値を記録し、トランスデューサによる超音波キャビテーションを最適化するために、トランスデューサの駆動周波数を誘導領域内の周波数(すなわち、第1及び第2の所定の周波数fs、fpの間)でロックする。駆動周波数が誘導領域内にロックされると、トランスデューサの電気機械結合係数が最大化され、それによって、装置の効率が最大化される。 During the sweep operation, the frequency controller searches for a guiding region of frequency for the transducer. Once the frequency controller identifies the induction region, the frequency controller records the ADC value and adjusts the drive frequency of the transducer to the frequencies within the induction region (i.e., the first and second (between predetermined frequencies f s and f p ). When the drive frequency is locked within the inductive region, the electromechanical coupling coefficient of the transducer is maximized, thereby maximizing the efficiency of the device.

いくつかの例では、周波数コントローラは、発振が開始又は再始動されるたびに誘導領域の位置を特定するためにスイープ動作を行うように構成される。例では、周波数コントローラは、発振が開始されるたびに誘導領域内の新しい周波数で駆動周波数をロックし、それによって、装置の動作効率に影響を与えるパラメータの変化を補償するように構成されている。 In some examples, the frequency controller is configured to perform a sweeping operation to locate the induction region each time oscillation is initiated or restarted. In the example, the frequency controller is configured to lock the drive frequency at a new frequency within the induction region each time oscillation is initiated, thereby compensating for changes in parameters that affect the operating efficiency of the device. .

いくつかの例では、周波数コントローラは、最適なミスト生成を保証し、使用者への薬物送達の効率を最大化する。いくつかの例では、周波数コントローラは、デバイスを最適化し、効率を向上させ、使用者への治療送達を最大化する。 In some examples, the frequency controller ensures optimal mist production and maximizes the efficiency of drug delivery to the user. In some examples, the frequency controller optimizes the device to improve efficiency and maximize therapy delivery to the user.

他の例では、周波数コントローラは、デバイスを最適化し、超音波を使用する他の任意のデバイスの効率を向上させる。いくつかの例では、周波数コントローラは、超音波応答性薬物送達システムからの薬物放出の促進を拡張するために、治療用途の超音波技術と共に使用するように構成される。動作中に正確で最適な周波数を有することにより、マイクロバブル、ナノバブル、ナノドロップレット、リポソーム、エマルジョン、ミセル、又は他の任意の送達システムが非常に効果的であることが保証される。 In other examples, the frequency controller optimizes the device and improves the efficiency of any other device that uses ultrasound. In some examples, the frequency controller is configured for use with ultrasound technology for therapeutic applications to enhance enhanced drug release from ultrasound-responsive drug delivery systems. Having a precise and optimal frequency during operation ensures that microbubbles, nanobubbles, nanodroplets, liposomes, emulsions, micelles, or any other delivery system is highly effective.

いくつかの例では、上記のような最適なミスト生成及び化合物の最適な送達を保証するために、周波数コントローラは、再帰モードで動作するように構成される。周波数コントローラが再帰モードで動作する場合、周波数コントローラは、デバイスの動作中に周波数のスイープを周期的に実行し、ADC値を監視して、ADC値がトランスデューサの最適発振を示す所定の閾値以上であるか否かを判断する。 In some examples, the frequency controller is configured to operate in a recursive mode to ensure optimal mist production and optimal delivery of compounds as described above. When the frequency controller operates in recursive mode, the frequency controller performs periodic frequency sweeps during device operation and monitors the ADC value until the ADC value is above a predetermined threshold indicating optimal oscillation of the transducer. Determine whether it exists or not.

いくつかの例では、周波数コントローラは、周波数コントローラがトランスデューサのための可能なより良い周波数を特定できる場合に備えて、装置が液体をエアロゾル化する過程にある間にスイープ動作を実行する。周波数コントローラがより良い周波数を特定した場合、周波数コントローラは、装置の最適な動作を維持するために、駆動周波数を新たに特定されたより良い周波数でロックする。 In some examples, the frequency controller performs a sweep operation while the device is in the process of aerosolizing the liquid in case the frequency controller can identify a possible better frequency for the transducer. If the frequency controller identifies a better frequency, the frequency controller locks the drive frequency at the newly identified better frequency to maintain optimal operation of the device.

いくつかの例では、周波数コントローラは、デバイスの動作中に周期的に所定の持続時間の間、周波数のスイープを実行する。上述した例の装置の場合、スイープの所定の持続時間及びスイープ間の時間期間は、装置の機能を最適化するように選択される。超音波ミスト吸入器に実装される場合、これは、使用者の吸入全体を通じて使用者への最適な送達を保証する。 In some examples, the frequency controller performs a frequency sweep for a predetermined duration periodically during operation of the device. For the example device described above, the predetermined duration of the sweeps and the time periods between sweeps are selected to optimize the functionality of the device. When implemented in an ultrasonic mist inhaler, this ensures optimal delivery to the user throughout his or her inhalation.

図8は、いくつかの例の周波数コントローラの動作のフロー図である。 FIG. 8 is a flow diagram of the operation of some example frequency controllers.

以下の開示は、上述した例と同じ要素の多くからなるミスト吸入器のさらなる例を開示する。上述した例の要素は、本開示の残りの部分で説明した例の要素のいずれかと入れ替えることができる。 The following disclosure discloses further examples of mist inhalers that consist of many of the same elements as the examples described above. Elements of the examples described above may be replaced with any of the elements of the examples described in the remainder of this disclosure.

十分なエアロゾル生成を保証するために、この例では、ミスト吸入器は、正確に又は実質的に16mmの直径の超音波/圧電トランスデューサからなる。このトランスデューサは、所望のエアロゾル量生成に必要な周波数及び電力を制御するために、特定の静電容量及びインピーダンス値に合わせて製造される。 To ensure sufficient aerosol production, in this example the mist inhaler consists of an ultrasonic/piezoelectric transducer with a diameter of exactly or substantially 16 mm. The transducer is manufactured to specific capacitance and impedance values to control the frequency and power required to produce the desired amount of aerosol.

直径16mmの円盤状の超音波トランスデューサを水平に配置すると、装置が大きくなり、手持ち式としては人間工学的に不利になる可能性がある。この懸念を軽減するために、この例の超音波トランスデューサは、超音波処理チャンバ内で垂直に保持される(超音波トランスデューサの平面が、マウスピースへのエアロゾルミストの流れに概ね平行であり、及び/又はミスト吸入器の長手方向の長さに概ね平行である)。別の言い方をすれば、超音波トランスデューサは、ミスト吸入器の基部に対して一般に垂直である。 If a disk-shaped ultrasonic transducer with a diameter of 16 mm is placed horizontally, the device becomes large and may be ergonomically disadvantageous as a hand-held device. To alleviate this concern, the ultrasonic transducer in this example is held vertically within the sonication chamber (the plane of the ultrasonic transducer is generally parallel to the flow of the aerosol mist into the mouthpiece, and and/or generally parallel to the longitudinal length of the mist inhaler). Stated another way, the ultrasound transducer is generally perpendicular to the base of the mist inhaler.

ここで添付図面の図9及び図10を参照すると、いくつかの例のミスト吸入器200は、ミスト発生装置201及びドライバ装置202から構成されている。ドライバ装置202は、この例では、ミスト発生装置201の一部を受け入れて保持する凹部203を備えている。したがって、ミスト発生装置201は、図9に示すように、ドライバ装置202と結合して、コンパクトで携帯可能なミスト吸入器200を形成することができる。 Referring now to FIGS. 9 and 10 of the accompanying drawings, some example mist inhalers 200 are comprised of a mist generator 201 and a driver device 202. In this example, the driver device 202 includes a recess 203 that receives and holds a part of the mist generator 201. Therefore, the mist generator 201 can be combined with the driver device 202 to form a compact and portable mist inhaler 200, as shown in FIG.

ここで添付図面の図11から図13を参照すると、ミスト発生装置201は、細長く、任意に互いに取り付けられる2つのハウジング部分205、206から形成されるミスト発生器ハウジング204から構成される。ミスト発生器ハウジング204は、空気入口ポート207とミスト出口ポート208とから構成される。 Referring now to Figures 11-13 of the accompanying drawings, the mist generator 201 is comprised of a mist generator housing 204 that is elongated and formed from two housing parts 205, 206 that are optionally attached to each other. Mist generator housing 204 is comprised of an air inlet port 207 and a mist outlet port 208.

この例では、ミスト発生器ハウジング204は、射出成形プラスチック、具体的には、医療用途に典型的に使用されるポリプロピレンである。この例では、ミスト発生器ハウジング204は、異相共重合体である。より詳細には、非常に高い剛性と高い衝撃強度の最適な組み合わせを有するBF970MO異相共重合体である。この材料で成形されたミスト発生器ハウジング部品は、良好な帯電防止性能を示す。 In this example, the mist generator housing 204 is injection molded plastic, specifically polypropylene typically used in medical applications. In this example, the mist generator housing 204 is a heterophasic copolymer. More specifically, it is a BF970MO heterophasic copolymer with an optimal combination of very high stiffness and high impact strength. Mist generator housing parts molded from this material exhibit good antistatic performance.

ポリプロピレンなどの異相共重合体は、この材料が超音波処理チャンバ219からマウスピースを通って使用者に流れる際にエアロゾルの凝縮を引き起こさないので、ミスト発生器ハウジング204に特に好適である。このプラスチック材料はまた、工業的な破砕及び洗浄プロセスを用いて容易に直接リサイクルすることができる。 A heterophasic copolymer such as polypropylene is particularly suitable for the mist generator housing 204 because this material does not cause aerosol condensation as it flows from the sonication chamber 219 through the mouthpiece to the user. This plastic material can also be easily recycled directly using industrial crushing and cleaning processes.

図9、10及び12において、ミスト出口ポート208は、閉鎖要素209によって閉鎖されている。しかしながら、ミスト吸入器200の使用時には、図11に示すように、閉鎖要素209がミスト出口ポート208から取り外されることが理解されよう。 In FIGS. 9, 10 and 12, the mist outlet port 208 is closed by a closure element 209. In FIGS. However, it will be appreciated that during use of the mist inhaler 200, the closure element 209 is removed from the mist outlet port 208, as shown in FIG.

ここで図14及び図15を参照すると、ミスト発生装置200は、ミスト発生器ハウジング204内に保持されるトランスデューサホルダ210を備える。トランスデューサホルダ210は、この例では、円柱状又は概ね円筒状の本体部211と、円形の上下の開口部212、213から構成されている。トランスデューサホルダ210には、図15に示すように、超音波トランスデューサ215の端部を受け入れるための内部チャネル214が設けられている。 Referring now to FIGS. 14 and 15, the mist generator 200 includes a transducer holder 210 held within the mist generator housing 204. In this example, the transducer holder 210 includes a cylindrical or generally cylindrical main body 211 and upper and lower circular openings 212 and 213. Transducer holder 210 is provided with an internal channel 214 for receiving the end of ultrasound transducer 215, as shown in FIG.

トランスデューサホルダ210は、電極217がドライバ装置の交流ドライバに電気的に接続され得るように、超音波トランスデューサ215から電極217が延びる切断部216を内蔵し、以下により詳細に説明されるように、電極217は、超音波トランスデューサ215から延びる。 The transducer holder 210 incorporates a cutout 216 through which an electrode 217 extends from the ultrasound transducer 215 so that the electrode 217 can be electrically connected to an AC driver of the driver device, as described in more detail below. 217 extends from the ultrasound transducer 215.

再び図13を参照すると、ミスト発生装置201は、ミスト発生器ハウジング204内に設けられる液体チャンバ218を備える。液体チャンバ218は、霧化される治療用液体などの液体を収容するためのものである。いくつかの例では、液体が液体チャンバ218に収容される。他の例では、液体チャンバ218は、最初は空であり、その後液体チャンバに液体が充填される。 Referring again to FIG. 13, the mist generator 201 includes a liquid chamber 218 provided within the mist generator housing 204. Liquid chamber 218 is for containing a liquid, such as a therapeutic liquid, to be atomized. In some examples, liquid is contained in liquid chamber 218. In other examples, liquid chamber 218 is initially empty and then the liquid chamber is filled with liquid.

好ましくは、液体は、患者に所望の治療を提供するために、患者による吸入を通じて肺にエアロゾル送達するのに適した少なくとも1つの治療薬を含む。治療薬のいくつかの例には、最小限の副作用を生じさせながら全身的又は直接的な臨床効果を促進するために、肺への薬学的薬剤のエアロゾル送達が含まれるが、これらに限定されない。治療薬はまた、例えば、天然薬物、疼痛緩和及び他の治療のためのCBDなどのカンナビノイド誘導体、植物薬、オピオイド、RNA、DNA、化学療法、例えばリボソーム、小胞体、細胞骨格及びミトコンドリアを含む細胞内成分、性能向上のためのサプリメント(喘息患者用のアルブテロール/サルブタモール、β-ラクタム、ポリミキシン、アミノグリコシド殺菌抗生物質などの薬剤、アンフォテリシンB、モルヒネ、フェンタニル、プロスタサイクリン、アミロライド、インターフェロンG、肺移植患者の救助療法拒絶反応及び喘息の治療としてのサイクロスポリンなどを含むことができるが、これらに限定されない。 Preferably, the liquid includes at least one therapeutic agent suitable for aerosol delivery to the lungs through inhalation by the patient to provide the desired treatment to the patient. Some examples of therapeutic agents include, but are not limited to, aerosol delivery of pharmaceutical agents to the lungs to promote systemic or direct clinical effects while producing minimal side effects. . Therapeutic agents also include, for example, natural drugs, cannabinoid derivatives such as CBD for pain relief and other treatments, botanical drugs, opioids, RNA, DNA, chemotherapy, cells containing e.g. ribosomes, endoplasmic reticulum, cytoskeleton and mitochondria. Ingredients, supplements to improve performance (drugs such as albuterol/salbutamol for asthma patients, β-lactams, polymyxins, aminoglycoside antibacterial antibiotics, amphotericin B, morphine, fentanyl, prostacyclin, amiloride, interferon G, lung transplant patients) Rescue therapy for cancer may include, but is not limited to, cyclosporine as a treatment for rejection and asthma.

以下の説明はニコチンに言及するが、本開示の他の例では、ニコチンは、本明細書に記載される治療薬の1つ以上に限定されないが、そのような治療薬で置き換えられる。 Although the following description refers to nicotine, in other examples of this disclosure, nicotine is replaced with, but not limited to, one or more of the therapeutic agents described herein.

レブリン酸ニコチンからなるニコチン塩からなる、3.7Vリチウムポリマー(LiPo)電池によって3.0MHz(±0.2MHz)の周波数で駆動する超音波装置での使用に適した液体(ここではeリキッドとも呼ばれる)組成物であって、以下のものである:
組成物中の植物性グリセリンの相対量は:55から80%(w/w)、又は60から80%(w/w)、又は65から75%(w/w)、又は70%(w/w)、及び/又は
組成物中のプロピレングリコールの相対量は:5~30%(w/w)、又は10から30%(w/w)、又は15から25%(w/w)、又は20%(w/w)、及び/又は
組成物中の水の相対量は:5から15%(w/w)、又は7から12%(w/w)、又は10%(w/w)、及び/又は
組成物中のニコチン及び/又はニコチン塩の量は:0.1から80mg/ml、又は0.1から50mg/ml、又は1から25mg/ml、又は10から20mg/ml、又は17mg/ml。
A liquid (herein also referred to as e-liquid) consisting of a nicotine salt consisting of nicotine levulinate, suitable for use in ultrasound equipment powered by a 3.7 V lithium polymer (LiPo) battery at a frequency of 3.0 MHz (±0.2 MHz). (called) composition, which is:
The relative amount of vegetable glycerin in the composition is: 55 to 80% (w/w), or 60 to 80% (w/w), or 65 to 75% (w/w), or 70% (w/w). w), and/or the relative amount of propylene glycol in the composition is: 5-30% (w/w), or 10-30% (w/w), or 15-25% (w/w), or 20% (w/w), and/or the relative amount of water in the composition is: 5 to 15% (w/w), or 7 to 12% (w/w), or 10% (w/w) , and/or the amount of nicotine and/or nicotine salt in the composition is: 0.1 to 80 mg/ml, or 0.1 to 50 mg/ml, or 1 to 25 mg/ml, or 10 to 20 mg/ml, or 17mg/ml.

いくつかの例では、ミスト発生装置201は、1.05パスカル●秒から1.412パスカル●秒の間の動粘度を有する電子液体を収容する。 In some examples, the mist generator 201 contains an electronic liquid having a kinematic viscosity between 1.05 Pascal·seconds and 1.412 Pascal·seconds.

いくつかの例では、液体チャンバ218は、1:1のモル比でニコチンレブリネート塩を含む液体を含有する。 In some examples, liquid chamber 218 contains a liquid that includes nicotine levulinate salt in a 1:1 molar ratio.

いくつかの例では、液体チャンバ218は、1.05パスカル秒~1.412パスカル秒の間の動粘度と1.1g/ml~1.3g/mlの間の液体密度とを有する液体を含む。 In some examples, liquid chamber 218 includes a liquid having a kinematic viscosity between 1.05 Pascal seconds and 1.412 Pascal seconds and a liquid density between 1.1 g/ml and 1.3 g/ml. .

粘度、密度の正しいパラメータを持つ電子液体を使用し、空気中に液体スプレーの所望の目標バブルボリュームを持つことによって、1.05パスカル●秒から1.412パスカル●秒の液体粘度範囲と約1.1~1.3 g/mL の密度(Hertzから密度範囲を取得)に対する2.8MHz~3.2MHzの周波数は、液滴の90%は1ミクロン以下とその50%は0.5ミクロン以下の液滴ボリュームを生み出すことがわかっている。 By using an e-liquid with the correct parameters of viscosity, density and having the desired target bubble volume of the liquid spray in the air, the liquid viscosity ranges from 1.05 Pa·sec to 1.412 Pa·sec and approx. A frequency of 2.8 MHz to 3.2 MHz for a density of .1 to 1.3 g/mL (density range taken from Hertz) means that 90% of the droplets are less than 1 micron and 50% of them are less than 0.5 micron. It has been shown to produce a droplet volume of .

ミスト発生装置201は、ミミスト発生器ハウジング204内に設けられる超音波処理チャンバ219を含んで構成される。 The mist generator 201 includes an ultrasonic treatment chamber 219 provided within the mist generator housing 204.

図14及び図15に戻り、トランスデューサホルダ210は、液体チャンバ218と超音波処理チャンバ219との間に障壁を提供する仕切り部220を含んで構成される。仕切り部分220によって提供される障壁は、超音波処理チャンバ219が液体チャンバ218から液体で溢れるリスク、又は超音波トランスデューサ215上の毛細管要素が過飽和になるリスクを最小限にし、そのいずれもが超音波トランスデューサ215の過負荷と効率を低下させる。さらに、超音波処理チャンバ219を溢れさせたり、毛細管要素を過飽和にすることは、吸入の際に使用者が液体を吸い込むという不快な体験も引き起こしかねない。このリスクを軽減するために、トランスデューサホルダ210の仕切り部分220は、超音波処理チャンバ219と液体チャンバ218との間の壁として着座する。 Returning to FIGS. 14 and 15, the transducer holder 210 is configured to include a partition 220 that provides a barrier between the liquid chamber 218 and the sonication chamber 219. The barrier provided by partition portion 220 minimizes the risk of sonication chamber 219 flooding with liquid from liquid chamber 218 or oversaturating the capillary element on ultrasound transducer 215, either of which Overloading the transducer 215 and reducing its efficiency. Additionally, flooding the sonication chamber 219 or oversaturating the capillary elements may also cause the user to experience an unpleasant experience of inhaling liquid during inhalation. To reduce this risk, the partition portion 220 of the transducer holder 210 sits as a wall between the sonication chamber 219 and the liquid chamber 218.

仕切り部220は、毛細管要素を介して、液体チャンバ218から超音波処理チャンバ219へ液体が流れることができる唯一の手段である毛細管開口部221を構成している。この例では、毛細管開口部221は、0.2mm~0.4mmの幅を有する細長いスロットである。毛細管開口221の寸法は、毛細管開口221の縁が、超音波処理チャンバ219への液体流の制御を加えるために毛細管開口221を通って延びる毛細管に作用するバイアス力を提供するようなものである。 The partition 220 constitutes a capillary opening 221 that is the only means by which liquid can flow from the liquid chamber 218 to the sonication chamber 219 via the capillary element. In this example, capillary opening 221 is an elongated slot having a width of 0.2 mm to 0.4 mm. The dimensions of the capillary opening 221 are such that the edges of the capillary opening 221 provide a biasing force acting on the capillary tube extending through the capillary opening 221 to add control of liquid flow to the sonication chamber 219. .

この例では、トランスデューサホルダ210は、液体シリコンゴム(LSR)である。この例では、液体シリコンゴムは、ショアA 60の硬度を有する。のLSR材料は、トランスデューサホルダ210が振動を減衰させることなく、超音波トランスデューサ215が振動することを保証する。この例では、超音波トランスデューサ215の振動変位は2~5ナノメートルであり、何らかの減衰効果があると、超音波トランスデューサ215の効率が低下する可能性がある。したがって、このLSRの材料と硬度は、最小限の妥協で最適な性能を得るために選択される。 In this example, transducer holder 210 is liquid silicone rubber (LSR). In this example, the liquid silicone rubber has a hardness of 60 Shore A. The LSR material ensures that the ultrasound transducer 215 vibrates without the transducer holder 210 damping the vibrations. In this example, the vibrational displacement of the ultrasound transducer 215 is between 2 and 5 nanometers, and any damping effect may reduce the efficiency of the ultrasound transducer 215. Therefore, the material and hardness of this LSR are selected for optimal performance with minimal compromise.

次に図16及び図17を参照すると、ミスト発生装置201は、液体チャンバ218から超音波処理チャンバ219に(薬剤又は他の物質を含む)液体を移送するための毛細管又は毛細管要素222を含んでいる。管要素222は、第1部分223と第2部分224とを有する平面状又は概ね平面状である。この例では、第1部分223は、長方形又は概ね長方形の形状を有し、第2部分224は、部分的に円形の形状を有する。 16 and 17, the mist generating device 201 includes a capillary tube or capillary element 222 for transferring liquid (containing drugs or other substances) from the liquid chamber 218 to the sonication chamber 219. There is. The tube element 222 is planar or generally planar with a first portion 223 and a second portion 224 . In this example, first portion 223 has a rectangular or generally rectangular shape and second portion 224 has a partially circular shape.

この例では、毛細管要素222は、第1及び第2の部分223、224とそれぞれ同じ形状の第3の部分225及び第4の部分226から構成される。この例の毛細管要素222は、図17に示すように、第1及び第2の部分223、224と第3及び第4の部分225、226とが互いに重ね合わされるように折り線227を中心に折り畳まれる。 In this example, the capillary element 222 is comprised of a third portion 225 and a fourth portion 226, each having the same shape as the first and second portions 223, 224. The capillary element 222 in this example is centered around a fold line 227 such that the first and second portions 223, 224 and the third and fourth portions 225, 226 are superimposed on each other, as shown in FIG. Folded.

この例では、毛細管要素は、約0.28mmの厚さを有する。図17に示すように、毛細管要素222を折り曲げて2つの層を有するようにすると、毛細管要素の全体の厚さは約0.56mmとなる。この二重層はまた、最適なエアロゾル生成のために超音波トランスデューサ215上に常に十分な液体が存在することを保証する。 In this example, the capillary element has a thickness of approximately 0.28 mm. When the capillary element 222 is folded to have two layers, as shown in FIG. 17, the total thickness of the capillary element is approximately 0.56 mm. This double layer also ensures that there is always sufficient liquid on the ultrasound transducer 215 for optimal aerosol production.

この例では、毛細管要素222が折り畳まれると、第1及び第3部分223、225の下端は、毛細管要素222が液体を吸収する速度を最大化するために液体チャンバ218内の液体中に位置する毛細管要素222の部分の表面積を増大させる拡大下端228を画定する。 In this example, when the capillary element 222 is collapsed, the lower ends of the first and third portions 223, 225 are located in the liquid in the liquid chamber 218 to maximize the rate at which the capillary element 222 absorbs liquid. A portion of capillary element 222 defines an enlarged lower end 228 that increases the surface area.

この例では、毛細管要素222は100%竹繊維である。他の例では、毛細管要素は少なくとも75%の竹繊維のものである。毛細管要素として竹繊維を使用する利点は、上述したとおりである。 In this example, capillary element 222 is 100% bamboo fiber. In other examples, the capillary element is at least 75% bamboo fiber. The advantages of using bamboo fibers as capillary elements have been mentioned above.

ここで図18及び図19を参照すると、毛細管要素222は、超音波トランスデューサ215の霧化表面の一部に重畳した毛細管要素222の第2部分224をトランスデューサホルダ210が保持するように、トランスデューサホルダ210によって保持される。この例では、円形の第2部分224は、トランスデューサホルダ210の内側凹部214内に収まっている。 18 and 19, the capillary element 222 is attached to the transducer holder such that the transducer holder 210 retains a second portion 224 of the capillary element 222 overlapping a portion of the atomizing surface of the ultrasound transducer 215. 210. In this example, the circular second portion 224 fits within the inner recess 214 of the transducer holder 210.

毛細管要素222の第1部分223は、トランスデューサホルダ210の毛細管開口221を通って延びている。 A first portion 223 of capillary element 222 extends through capillary opening 221 of transducer holder 210 .

次に図20から図22を参照すると、ミスト発生器ハウジング204の第2部分206は、トランスデューサホルダ222を受け、超音波処理チャンバ219の壁の一部を形成する概ね円形の壁229からなる。 20-22, the second portion 206 of the mist generator housing 204 consists of a generally circular wall 229 that receives the transducer holder 222 and forms part of the wall of the sonication chamber 219.

接触開口部230及び231は、超音波トランスデューサ215の電極との電気的接続を形成する電気接触部232及び233を受け入れるために、第2部分206の側壁に設けられている。 Contact openings 230 and 231 are provided in the side walls of second portion 206 for receiving electrical contacts 232 and 233 that form electrical connections with the electrodes of ultrasound transducer 215.

この例では、ミスト出口ポート208で液体を吸収するために、吸収性チップ又は吸収性要素234が、ミスト出口ポート208に隣接して設けられている。この例では、吸収性要素234は竹繊維のものである。 In this example, an absorbent tip or element 234 is provided adjacent the mist outlet port 208 to absorb liquid at the mist outlet port 208 . In this example, absorbent element 234 is of bamboo fiber.

次に図23から図25を参照すると、ミスト発生器ハウジング204の第1部分205は、第2部分206と同様の形状であり、超音波処理チャンバ219の壁のさらなる部分を形成し、トランスデューサホルダ210を保持する概して円形の壁部235をさらに備える。 23-25, a first portion 205 of the mist generator housing 204 is of similar shape to the second portion 206 and forms a further portion of the wall of the sonication chamber 219 and includes a transducer holder. It further includes a generally circular wall 235 that retains 210 .

この例では、ミスト出口ポート208に隣接して、ミスト出口ポート208で液体を吸収するための吸収性要素236がさらに設けられる。 In this example, an absorbent element 236 is further provided adjacent to the mist outlet port 208 for absorbing liquid at the mist outlet port 208.

この例では、ミスト発生器ハウジング204の第1部分205は、図26に示すように、リテーナばね238の下端を支持するばね支持配置237を構成している。 In this example, the first portion 205 of the mist generator housing 204 defines a spring support arrangement 237 that supports the lower end of a retainer spring 238, as shown in FIG.

リテーナばね238の上端は、リテーナばね238が毛細管要素222を超音波トランスデューサ215の霧化表面に対してバイアスするバイアス力を与えるように、毛細管要素222の第2の部分224に接触する。 The upper end of retainer spring 238 contacts second portion 224 of capillary element 222 such that retainer spring 238 provides a biasing force that biases capillary element 222 against the atomizing surface of ultrasound transducer 215 .

図27を参照すると、ミスト発生器ハウジング204の2つの部分205、206が互いに取り付けられる前に、トランスデューサホルダ210が所定の位置にあり、ミスト発生器ハウジング204の第2の部分206によって保持されていることが示されている。 Referring to FIG. 27, before the two parts 205, 206 of the mist generator housing 204 are attached to each other, the transducer holder 210 is in place and held by the second part 206 of the mist generator housing 204. It is shown that there is.

図28~図31を参照して、この例では、ミスト発生装置201は、識別配列239を含んで構成されている。識別配置239は、一面に設けられた電気接点241を有するプリント基板240と、他面に設けられた集積回路242及び別のオプション部品243とから構成される。 Referring to FIGS. 28 to 31, in this example, mist generator 201 is configured to include an identification array 239. The identification arrangement 239 consists of a printed circuit board 240 with electrical contacts 241 on one side, an integrated circuit 242 and further optional components 243 on the other side.

集積回路242は、ミスト発生装置201に固有の識別子を記憶するメモリを有する。電気接点241は、集積回路242と通信するための電子的なインタフェースを提供する。 Integrated circuit 242 has a memory that stores an identifier unique to mist generator 201 . Electrical contacts 241 provide an electronic interface for communicating with integrated circuit 242.

プリント回路基板240は、この例では、ミスト発生器ハウジング204の一側面の凹部244内に取り付けられている。集積回路242及び任意の他の電子部品243は、プリント回路基板240がミスト発生器ハウジング204の側面と概ね面一となるように、さらなる凹部245内に収まっている。 A printed circuit board 240 is mounted within a recess 244 in one side of the mist generator housing 204 in this example. Integrated circuit 242 and any other electronic components 243 are seated within further recess 245 such that printed circuit board 240 is generally flush with the sides of mist generator housing 204 .

この例では、集積回路242は、製造業者からの純正ミスト発生装置のみを装置と共に使用することを可能にする偽造防止機能であるワンタイムプログラマブル(OTP)デバイスである。この偽造防止機能は、ミスト発生装置201に(プリント基板240と)接着される特定のカスタム集積回路(IC)として、ミスト発生装置201に実装される。ICとしてのOTPは、ミスト発生装置201(及びその内容物)のその寿命にわたる完全なトレーサビリティ、ならびに使用者による消費の正確な監視を可能にする真にユニークな情報を含んでいる。OTP ICにより、ミスト発生装置201は、許可された場合にのみミストを発生させるように機能することができる。 In this example, integrated circuit 242 is a one-time programmable (OTP) device, which is an anti-counterfeit feature that allows only genuine mist generators from the manufacturer to be used with the device. This anti-counterfeiting feature is implemented in the mist generator 201 as a specific custom integrated circuit (IC) that is adhered to the mist generator 201 (with the printed circuit board 240). The OTP as an IC contains truly unique information that allows full traceability of the mist generator 201 (and its contents) over its lifetime, as well as accurate monitoring of consumption by the user. The OTP IC allows the mist generator 201 to function to generate mist only when authorized.

本開示の一例のOTP ICの実装について、以下に詳細に説明する。 An example OTP IC implementation of the present disclosure will be described in detail below.

OTPは、特徴として、特定のミスト発生装置201のオーソライズドステータスを規定する。実際、カルボニルの排出を防止し、エアロゾルを安全な水準に保つために、実験により、約1000秒間のエアロゾル化後にミスト発生装置201は液体チャンバ218内の液体が空になったと見なされることが示されている。そのようにして、純正品でない、又は空のミスト発生装置201は、この所定の使用時間の後、作動させることができなくなる。 The OTP characteristically defines the authorized status of a particular mist generating device 201. In fact, in order to prevent carbonyl emissions and keep the aerosol at a safe level, experiments have shown that after approximately 1000 seconds of aerosolization, the mist generator 201 considers the liquid in the liquid chamber 218 to be empty. has been done. As such, a non-genuine or empty mist generator 201 cannot be operated after this predetermined usage time.

特徴としてのOTPは、デジタルセールポイント、モバイルコンパニオンアプリケーション、及びミスト発生装置201の連携による完全な連鎖の一部であってもよい。信頼できる当事者によって製造され、デジタルセールポイントで販売された純正のミスト発生装置201のみを使用することができる。モバイルコンパニオンデジタルアプリは、製造者のデジタルプラットフォーム上の使用者アカウントとミスト発生装置201との間のリンクであり、既知の安全なコンテンツを安全な量のパフ持続時間で安全に使用することを保証するものである。 The OTP as a feature may be part of a complete chain of cooperation between the digital sale point, the mobile companion application, and the mist generator 201. Only genuine mist generators 201 manufactured by trusted parties and sold at digital sale points may be used. The mobile companion digital app is a link between the user account on the manufacturer's digital platform and the mist generator 201, ensuring safe use of known safe content with a safe amount of puff duration. It is something to do.

また、機能としてのOTPは、信頼できる医療施設とのB2B(business to business)使用の場合に医療用医薬品行政として要求される高いアクセス制御及び監視を可能にする。OTP ICは、挿入されたミスト発生装置201とそれに関連する処方箋を認識できるドライバ装置202によって読み取られる。ドライバ装置202は、このミスト発生装置201を処方箋で指定された期間以上にも期間外にも使用することができない。さらに、モバイルコンパニオンアプリのリマインダーを提供することで、使用者が服用し損ねることを最小限に抑えることができる。 OTP as a function also enables high access control and monitoring required for medical drug administration in case of B2B (business to business) use with trusted medical facilities. The OTP IC is read by a driver device 202 that is able to recognize the inserted mist generating device 201 and its associated prescription. The driver device 202 cannot use the mist generating device 201 for a period longer than or outside the period designated by the prescription. Furthermore, by providing reminders on a mobile companion app, users can minimize missed doses.

いくつかの例では、OTP ICは、ミスト発生装置201と同じように使い捨てである。ミスト発生装置201が空であるとみなされるときはいつでも、ドライバ装置202に挿入された場合、それは活性化されない。同様に、偽造されたジェネレータ装置201は、ドライバ装置202において機能しないであろう。 In some examples, the OTP IC, like the mist generator 201, is disposable. Whenever the mist generator 201 is considered empty, it will not be activated if inserted into the driver device 202. Similarly, a counterfeit generator device 201 will not function in the driver device 202.

図32~図34は、動作中のミスト発生装置201内を空気が流れる様子を示す図である。 32 to 34 are diagrams showing how air flows inside the mist generating device 201 during operation.

液体治療剤(医療用溶液、医療用懸濁液、タンパク質溶液、サプリメントなど)を超音波処理することにより、ミストに変化する(エアロゾル化)。しかし、このミストは、上昇するエアロゾルを置換するのに十分な周囲空気が利用可能でなければ、超音波トランスデューサ215の上に沈降してしまう。超音波処理チャンバ219では、ミスト(エアロゾル)が発生し、マウスピースを介して使用者に引き出されるため、空気を継続的に供給することが要求される。この要件に応えるために、空気流路が設けられる。この例では、気流チャネルは11.5mm2の平均断面積を有し、これは平均的な使用者からの負圧に基づいて計算されて超音波処理チャンバ219に設計されている。これはまた、吸入されたエアロゾルのミスト対空気比を制御し、使用者に送達される薬物の量を制御する。 Liquid therapeutic agents (medical solutions, medical suspensions, protein solutions, supplements, etc.) are transformed into mist (aerosolization) by ultrasonication. However, this mist will settle onto the ultrasound transducer 215 unless sufficient ambient air is available to displace the rising aerosol. In the ultrasonic treatment chamber 219, a continuous supply of air is required because a mist (aerosol) is generated and drawn out to the user via the mouthpiece. To meet this requirement, air channels are provided. In this example, the airflow channels have an average cross-sectional area of 11.5 mm 2 , which is calculated and designed into the sonication chamber 219 based on the negative pressure from an average user. This also controls the mist-to-air ratio of the inhaled aerosol and controls the amount of drug delivered to the user.

設計要件に基づき、空気流路は、超音波処理チャンバ219の底部から開始するように経路設定される。エアロゾルチャンバの底部の開口部は、装置内の気流ブリッジへの開口部と整列し、かつこれに緊密に隣接している。空気流路は、リザーバに沿って垂直に上方に走り、超音波処理チャンバの中心(超音波トランスデューサ215と同心)まで続く。ここで、90°内側に曲がる。その後、流路は超音波トランスデューサ215から約1.5mmのところまで続いている。この経路により、超音波トランスデューサ215の霧化面の方向に直接供給される周囲空気が最大化される。空気は、チャネルを通ってトランスデューサに向かって流れ、生成されたミストを集めながら、マウスピースを通って使用者へと出て行く。 Based on design requirements, the air flow path is routed starting at the bottom of the sonication chamber 219. The opening in the bottom of the aerosol chamber is aligned with and closely adjacent the opening to the airflow bridge within the device. The air flow path runs vertically upward along the reservoir and continues to the center of the sonication chamber (concentric with the ultrasound transducer 215). Now turn inward 90 degrees. The flow path then continues approximately 1.5 mm from the ultrasound transducer 215. This path maximizes the supply of ambient air directly in the direction of the atomization surface of the ultrasonic transducer 215. Air flows through the channels toward the transducer and exits through the mouthpiece to the user, collecting the generated mist.

次に、ドライバ装置202について、最初に図35及び図36を参照して説明する。空気は、後述するように、ドライバ装置202内の気流ブリッジと流体連通している空気入口ポート207を介してミスト発生装置201内に流入する。空気は、空気の流れを超音波トランスデューサ215に向けるために、空気の流れの方向を約90°変える流路に沿って流れる。 Next, the driver device 202 will be described first with reference to FIGS. 35 and 36. Air enters the mist generating device 201 through an air inlet port 207 that is in fluid communication with an airflow bridge within the driver device 202, as described below. Air flows along a flow path that changes the direction of the air flow by approximately 90 degrees to direct the air flow toward the ultrasound transducer 215 .

いくつかの例では、空気流配置は、空気の流れが超音波処理チャンバに通過するときに、空気の流れが超音波トランスデューサの霧化表面に対して実質的に垂直になるように、空気流路に沿った空気の流れの方向を変えるように構成される。 In some examples, the airflow arrangement is such that the airflow is substantially perpendicular to the atomization surface of the ultrasound transducer as it passes into the sonication chamber. configured to change the direction of air flow along the path.

ドライバ装置202は、少なくとも一部が金属製のドライバ装置ハウジング246で構成されている。いくつかの例では、ドライバ装置ハウジング246は、全体がアルミニウム(AL6063 T6)であり、内部コンポーネントを環境(埃、水しぶきなど)から保護し、また衝撃(不意の落下など)による損傷から保護する。 The driver device 202 includes a driver device housing 246 that is at least partially made of metal. In some examples, driver device housing 246 is entirely aluminum (AL6063 T6) to protect internal components from the environment (dust, splash, etc.) and from damage from impact (such as accidental drops).

いくつかの例では、ドライバ装置ハウジング246は、2つの目的のために周囲の空気が装置に入ることを可能にする通気口をその側面に備え、1つは電子部品の周りに換気を有し、それらを動作温度内に維持し、これらの通気口は、空気がこれらの通気口から装置内に入り、次に気流ブリッジを通ってミスト発生装置201に入る空気入口としても作用する。 In some examples, the driver device housing 246 includes vents on its sides that allow ambient air to enter the device for two purposes: one to have ventilation around the electronic components; , keeping them within the operating temperature, these vents also act as air inlets through which air enters the device and then through the airflow bridge into the mist generating device 201.

ドライバ装置ハウジング246は、ドライバ装置202の構成要素を収容する内部チャンバ247を有する細長い形状である。ドライバ装置ハウジング246の一端は、エンドキャップ248によって閉じられている。ドライバ装置ハウジング247の他端は、ドライバ装置202の凹部203のための開口部を提供する開口部249を有する。 Driver device housing 246 is elongated in shape with an interior chamber 247 that houses the components of driver device 202. One end of the driver device housing 246 is closed by an end cap 248. The other end of the driver device housing 247 has an opening 249 that provides an opening for the recess 203 of the driver device 202.

ドライバ装置202は、プリント回路基板251に接続される電池250から構成される。いくつかの例では、電池250は、容量1140mAh、放電速度10Cの3.7V DC Li-Po電池である。高い放電率は、望ましい動作のために超音波トランスデューサ215が必要とする最大15Vの電圧増幅のために必要とされる。電池の形状及びサイズは、物理的制約の範囲内で、装置の形状及びサイズ、ならびに電源のために割り当てられたスペースにしたがって設計される。 The driver device 202 consists of a battery 250 connected to a printed circuit board 251. In some examples, battery 250 is a 3.7V DC Li-Po battery with a capacity of 1140mAh and a discharge rate of 1OC. The high discharge rate is required due to the maximum 15V voltage amplification required by the ultrasonic transducer 215 for desired operation. The shape and size of the battery is designed according to the shape and size of the device and the space allocated for the power source, within physical constraints.

プリント回路基板251には、プロセッサやメモリなど、ドライバ装置202の電気的機能を実現するための電子部品が組み込まれている。充電ピン258は、プリント回路基板251の一端に設けられ、エンドキャップ248を通って延び、バッテリ250を充電するための充電接続を提供するものである。 The printed circuit board 251 incorporates electronic components such as a processor and memory for realizing the electrical functions of the driver device 202. Charging pins 258 are provided at one end of printed circuit board 251 and extend through end cap 248 to provide a charging connection for charging battery 250.

プリント回路基板251は、スケルトン252によってドライバ装置ハウジング246内に保持されている。スケルトン252は、プリント回路基板251を受容するチャネル253を有する。スケルトン252は、バッテリ250を支持する隆起した側部254、255を組み込んでいる。 A printed circuit board 251 is retained within the driver device housing 246 by a skeleton 252. Skeleton 252 has a channel 253 that receives printed circuit board 251. Skeleton 252 incorporates raised sides 254, 255 that support battery 250.

いくつかの例では、スケルトン252は、工業用射出成形プロセスを用いて製造される。成形されたプラスチックのスケルトンは、すべての部品が固定され、ケース内に緩く嵌らないことを保証する。また、ミスト発生装置201がドライバ装置202に挿入されたときに、それを受けたPCB(Printed Circuit Board)の前部分を覆うカバーを形成する。 In some examples, skeleton 252 is manufactured using an industrial injection molding process. The molded plastic skeleton ensures that all parts are fixed and do not fit loosely inside the case. Further, when the mist generating device 201 is inserted into the driver device 202, a cover is formed to cover the front portion of a printed circuit board (PCB) that receives the mist generating device 201.

ドライバ装置202は、超音波発生やエアロゾル生成のためのトランスデューサを作動させ電力を供給するためのスイッチとして機能する気流センサから構成されている。気流センサは、装置内のPCBに取り付けられており、ドライバ装置202を作動させるために、その周囲に一定の大気圧の降下が必要である。このために、図39から図41に示すような気流ブリッジ259が、周囲からの空気をブリッジ259を通してエアロゾルチャンバ262に導く内部チャネル260、261を備えて設計されている。骨格252は、図42に示すように、気流ブリッジ259の一部を受け入れるための対向するチャネル256、257から構成される。 The driver device 202 is composed of an airflow sensor that functions as a switch for operating and supplying power to a transducer for generating ultrasonic waves or aerosol. The airflow sensor is mounted on a PCB within the device and requires a certain atmospheric pressure drop around it to activate the driver device 202. To this end, an airflow bridge 259 as shown in FIGS. 39 to 41 is designed with internal channels 260, 261 that direct air from the surroundings through the bridge 259 into the aerosol chamber 262. Scaffold 252 is comprised of opposing channels 256, 257 for receiving a portion of airflow bridge 259, as shown in FIG.

気流ブリッジ259の内部チャンネルには、気流センサを完全に覆うチャンバ264に向かって伸びるマイクロチャンネル263(直径0.5mm)がある。空気が側面の入口から流入してエアロゾルチャンバ262に上向きになると、マイクロチャネル263に負圧が生じ、気流センサが装置を作動させるトリガーとなる。 The internal channel of the airflow bridge 259 has a microchannel 263 (0.5 mm diameter) extending towards a chamber 264 that completely encloses the airflow sensor. When air enters through the side inlet and flows upward into the aerosol chamber 262, a negative pressure is created in the microchannel 263, triggering the airflow sensor to activate the device.

本装置は、正確で安全なエアロゾル化を監視することができる、コンパクトで携帯可能な高度な装置である。これは、IPCクラス3(医療グレード)を考慮して設計された高品質の電子部品を組み込むことによって行われる。 This device is a compact, portable, and advanced device that can accurately and safely monitor aerosolization. This is done by incorporating high quality electronic components designed with IPC class 3 (medical grade) in mind.

ドライバ装置202の電子部品は、次のように分割されている:
1. 超音波処理部
携帯機器での吸入のために、1um以下の粒子径で、これまでで最も効率的なエアロゾル化を得るために、超音波処理部は、高い適応周波数(約3MHz)で超音波トランスデューサ215(圧電セラミックディスク(PZT))を受けるコンタクトパッドを提供しなければならない。
The electronic components of the driver device 202 are divided as follows:
1. Ultrasonicator The ultrasonicator generates ultrasonic waves at a high adaptive frequency (approximately 3 MHz) in order to obtain the most efficient aerosolization to date with particle sizes below 1 um for inhalation in mobile devices. Contact pads must be provided to receive the transducer 215 (piezoceramic disk (PZT)).

このセクションは、高周波を提供するだけでなく、超音波トランスデューサ215を故障から保護しながら、常に最適化されたキャビテーションを提供する必要がある。 This section must not only provide high frequencies, but also always provide optimized cavitation while protecting the ultrasound transducer 215 from failure.

PZTの機械的変形は、それに印加される交流電圧振幅と連動しており、超音波照射のたびにシステムの最適な機能及び送達を保証するためには、最大変形が常にPZTに供給される必要がある。 The mechanical deformation of the PZT is coupled to the alternating current voltage amplitude applied to it, and a maximum deformation must always be delivered to the PZT to ensure optimal functioning and delivery of the system during each ultrasound irradiation. There is.

しかし、PZTの故障を防ぐためには、PZTに伝達される有効電力を正確に制御する必要がある。 However, to prevent PZT failure, it is necessary to accurately control the active power transferred to the PZT.

これは、市場に存在しないカスタム、電力管理集積回路(PMIC)チップを設計することによってのみ達成され、このチップは、ドライバ装置202のプリント回路基板上に設けられる。このPMICは、PZTの機械的な振動振幅を損なうことなく、PZTに与えられる有効電力を瞬間的に変調することを可能にする。 This is accomplished only by designing a custom, power management integrated circuit (PMIC) chip that does not exist on the market and is mounted on the printed circuit board of the driver device 202. This PMIC allows instantaneous modulation of the active power applied to the PZT without compromising the mechanical vibration amplitude of the PZT.

PZTに印加する交流電圧をPWM(Pulse Width Modulation)することで、振動の機械的な振幅を一定に保つことができる。 By performing PWM (Pulse Width Modulation) on the AC voltage applied to the PZT, the mechanical amplitude of vibration can be kept constant.

このため、デジタル-アナログ変換器(DAC)を使って出力する交流電圧を変更することが唯一の「既製の」選択肢であった。PZTに伝わるエネルギーは減少するが、機械的な変形も起こり、その結果、適切なエアロゾル化を完全に阻害してしまう。実際、電圧変調の場合と同様に、実効デューティサイクル変調でも印加される実効電圧は同じになるが、PZTに伝達される有効電力は劣化する実際、以下の式で表される: For this reason, the only "off-the-shelf" option was to use a digital-to-analog converter (DAC) to change the output AC voltage. Although the energy transferred to the PZT is reduced, mechanical deformation also occurs, which completely prevents proper aerosolization. In fact, as with voltage modulation, with effective duty cycle modulation the applied effective voltage will be the same, but the effective power delivered to the PZT will be degraded.In fact, it can be expressed as:

第一高調波を考える場合、Irmsはトランスデューサに印加される実電圧の振幅の関数であり、パルス幅変調はトランスデューサに供給される電圧の持続時間を変化させるため、Irmsを制御する。 When considering the first harmonic, Irms is a function of the amplitude of the actual voltage applied to the transducer, and pulse width modulation changes the duration of the voltage applied to the transducer, thus controlling Irms.

PMICの具体的な設計は、最先端の設計を採用し、制御部が使用するフィードバックループと監視経路の完全なセットを含む、PZTに適用する周波数範囲とステップの超精密制御を可能にする。 The specific design of the PMIC employs a state-of-the-art design and enables ultra-precise control of the frequency range and steps applied to the PZT, including a complete set of feedback loops and monitoring paths used by the controller.

エアロゾル化セクションの残りの部分は、3.7VバッテリーからPZTコンタクトパッドに必要な電力を供給するDC/DC昇圧コンバータと変圧器で構成されている。 The remainder of the aerosolization section consists of a DC/DC boost converter and transformer that provides the necessary power to the PZT contact pads from a 3.7V battery.

ここで添付図面の図43を参照すると、ドライバ装置202は、本書では電力管理集積回路又はPMIC300と呼ばれる超音波トランスデューサドライバマイクロチップから構成されている。PMIC300は、共振回路を駆動するためのマイクロチップである。共振回路は、LCタンク、アンテナ、又は、この場合、圧電トランスデューサ(超音波トランスデューサ215)である。 Referring now to FIG. 43 of the accompanying drawings, driver device 202 is comprised of an ultrasound transducer driver microchip, referred to herein as a power management integrated circuit or PMIC 300. PMIC 300 is a microchip for driving a resonant circuit. The resonant circuit is an LC tank, an antenna, or in this case a piezoelectric transducer (ultrasonic transducer 215).

本開示において、チップ、マイクロチップ、集積回路という用語は、互換性がある。マイクロチップ又は集積回路は、相互に接続された複数の組み込みコンポーネント及びサブシステムから構成される単一ユニットである。マイクロチップは、例えば、少なくとも一部がシリコンなどの半導体であり、半導体製造技術を使用して製造される。 In this disclosure, the terms chip, microchip, and integrated circuit are used interchangeably. A microchip or integrated circuit is a single unit made up of multiple interconnected embedded components and subsystems. A microchip is, for example, at least partially made of a semiconductor such as silicon, and is manufactured using semiconductor manufacturing techniques.

ドライバ装置202はまた、PMIC300に電気的に接続される、本書においてブリッジ集積回路又はブリッジIC301と称される第2のマイクロチップを備える。ブリッジIC301は、LCタンク、アンテナ又は圧電トランスデューサなどの共振回路を駆動するためのマイクロチップである。ブリッジIC301は、相互に接続された複数の組み込み部品やサブシステムから構成される1つのユニットである。 Driver device 202 also includes a second microchip, referred to herein as a bridge integrated circuit or bridge IC 301, electrically connected to PMIC 300. Bridge IC 301 is a microchip for driving a resonant circuit such as an LC tank, antenna, or piezoelectric transducer. Bridge IC 301 is one unit composed of a plurality of interconnected built-in parts and subsystems.

この例では、PMIC300とブリッジIC301は、ドライバ装置202の同一基板に実装されている。この例では、PMIC300の物理的な寸法は幅1~3mm、長さ1~3mmであり、ブリッジIC301の物理的な寸法は幅1~3mm、長さ1~3mmである。 In this example, the PMIC 300 and the bridge IC 301 are mounted on the same board of the driver device 202. In this example, the physical dimensions of the PMIC 300 are 1 to 3 mm wide and 1 to 3 mm long, and the physical dimensions of the bridge IC 301 are 1 to 3 mm wide and 1 to 3 mm long.

ミスト発生装置201は、プログラマブル集積回路又はワンタイムプログラマブル集積回路又はOTP IC242を含んで構成される。ミスト発生装置201がドライバ装置202に結合されるとき、OTP ICは、PMIC300に電気的に接続されて、PMIC300がOTP IC 242に供給される電圧を管理できるように、PMIC300から電力を受けるようになっている。また、OTP IC 242は、ドライバ装置202内の通信バス302に接続されている。この例では、通信バス302はI2Cバスであるが、他の例では、通信バス302は他のタイプのデジタルシリアル通信バスである。 The mist generator 201 is configured to include a programmable integrated circuit or a one-time programmable integrated circuit or OTP IC 242 . When the mist generator 201 is coupled to the driver device 202 , the OTP IC is electrically connected to the PMIC 300 to receive power from the PMIC 300 so that the PMIC 300 can manage the voltage supplied to the OTP IC 242 . It has become. The OTP IC 242 is also connected to the communication bus 302 within the driver device 202 . In this example, communication bus 302 is an I2C bus, but in other examples, communication bus 302 is other types of digital serial communication buses.

ミスト発生装置201内の超音波トランスデューサ215は、ブリッジIC301に電気的に接続されており、装置200の使用時にブリッジIC301が生成する交流駆動信号により超音波トランスデューサ215を駆動することができる。 The ultrasonic transducer 215 in the mist generating device 201 is electrically connected to the bridge IC 301, and the ultrasonic transducer 215 can be driven by an AC drive signal generated by the bridge IC 301 when the device 200 is used.

ドライバ装置202は、通信バス302と通信可能に電気的に結合されたマイクロコントローラ303の形態のプロセッサで構成されている。この例では、マイクロコントローラ303は、BluetoothTMlow energy(BLE)マイクロコントローラである。マイクロコントローラ303は、バッテリ250によって駆動される低ドロップアウトレギュレータ(LDO)304から電力を受け取る。LDO304は、電池250の電圧に変動があっても、マイクロコントローラ303が安定して動作できるように、マイクロコントローラ303に安定したレギュレートされた電圧を供給する。 Driver device 202 comprises a processor in the form of a microcontroller 303 communicatively electrically coupled to communication bus 302 . In this example, microcontroller 303 is a Bluetooth low energy (BLE) microcontroller. Microcontroller 303 receives power from a low dropout regulator (LDO) 304 powered by battery 250. The LDO 304 provides a stable regulated voltage to the microcontroller 303 so that the microcontroller 303 can operate stably even when the voltage of the battery 250 varies.

ドライバ装置202は、バッテリ250から給電されるDC-DC昇圧コンバータ305の形態で電圧レギュレータを構成している。昇圧コンバータ305は、バッテリ250の電圧をプログラム可能な電圧VBOOSTまで上昇させる。プログラム可能な電圧VBOOSTは、PMIC300からの電圧制御信号VCTLに応答して、昇圧コンバータ305によって設定される。詳細は後述するが、昇圧コンバータ305は、電圧VBOOSTをブリッジIC301に出力する。他の例では、電圧レギュレータは、選択可能な電圧を出力する降圧コンバータ又は他のタイプの電圧レギュレータである。 The driver device 202 constitutes a voltage regulator in the form of a DC-DC boost converter 305 powered by a battery 250. Boost converter 305 increases the voltage of battery 250 to a programmable voltage VBOOST. Programmable voltage VBOOST is set by boost converter 305 in response to voltage control signal VCTL from PMIC 300. Although details will be described later, boost converter 305 outputs voltage VBOOST to bridge IC 301. In other examples, the voltage regulator is a step-down converter or other type of voltage regulator that outputs a selectable voltage.

電圧制御信号VCTLは、この例では、PMIC300内に実装されるデジタル-アナログ変換器(DAC)により生成される。DACはPMIC300内に統合されているため、図43では見えない。DAC及びPMIC300内にDACを統合する技術的利点は、以下に詳細に説明される。 Voltage control signal VCTL is generated by a digital-to-analog converter (DAC) implemented within PMIC 300 in this example. The DAC is not visible in FIG. 43 because it is integrated within the PMIC 300. The DAC and the technical advantages of integrating the DAC within the PMIC 300 are discussed in detail below.

この例では、PMIC300は、USBコネクタ306がUSB充電器に結合されたときにPMIC300が充電電圧VCHRGを受け取ることができるように、ユニバーサルシリアルバス(USB)コネクタ306の形態の電源コネクタに接続される。 In this example, the PMIC 300 is connected to a power connector in the form of a universal serial bus (USB) connector 306 such that the PMIC 300 can receive the charging voltage VCHRG when the USB connector 306 is coupled to a USB charger. .

ドライバ装置202は、この例では、静圧センサである第1圧力センサ307からなる。また、ドライバ装置202は、この例では、動的圧力センサである第2の圧力センサ308を含んで構成される。しかしながら、他の例では、ドライバ装置202は、2つの圧力センサ307、308のうちの1つのみから構成される。上述したように、圧力センサ307、308は、エアロゾルチャンバ262内の圧力の変化を感知して、使用者がミスト吸入器200を吸引しているときを感知する。 In this example, the driver device 202 includes a first pressure sensor 307, which is a static pressure sensor. Further, the driver device 202 is configured to include a second pressure sensor 308, which is a dynamic pressure sensor in this example. However, in other examples, the driver device 202 is comprised of only one of the two pressure sensors 307, 308. As mentioned above, pressure sensors 307 , 308 sense changes in pressure within aerosol chamber 262 to sense when a user is inhaling mist inhaler 200 .

この例では、ドライバ装置202は、PMIC300によって制御される複数のLED308で構成されている。 In this example, driver device 202 is comprised of a plurality of LEDs 308 controlled by PMIC 300.

マイクロコントローラ303は、通信バス302上のマスターデバイスとして機能し、PMIC300は第1のスレーブデバイス、OTP IC 242は第2のスレーブデバイス、第2の圧力センサ308は第3のスレーブデバイス、第1の圧力センサ307は第1のスレーブデバイスとなる。通信バス302により、マイクロコントローラ303は、ドライバ装置202内の以下の機能を制御することができる。 Microcontroller 303 functions as a master device on communication bus 302, PMIC 300 is the first slave device, OTP IC 242 is the second slave device, second pressure sensor 308 is the third slave device, first pressure Sensor 307 becomes the first slave device. Communication bus 302 allows microcontroller 303 to control the following functions within driver device 202:

1. PMICの全ての機能は、マイクロコントローラ303によって高度に設定可能である。
2. 超音波トランスデューサ215を流れる電流は、高帯域幅のセンス・整流回路によって、高いコモンモード電圧(ブリッジのハイサイド)でセンシングされる。感知された電流は、実効電流に比例した電圧に変換され、ブリッジIC301の電流感知出力端子309にバッファリングされた電圧として提供される。この電圧はPMIC300に供給されてサンプリングされ、I2C要求を通じてデジタル表現として利用できるようになる。超音波トランスデューサ215を流れる電流を感知することは、共振周波数追跡機能の一部を形成する。本明細書で説明するように、ブリッジIC301内でこの機能性を有効にする装置の能力は、重要な技術的利点を提供する。
3. PMIC300内に集積されたDAC(図43には示されていない)により、DC-DC昇圧コンバータ電圧VBOOSTを10Vから20Vの間になるようにプログラムすることが可能である。
4. マイクロコントローラ303は、装置202の充電器サブシステムが、この例では単一セル電池である電池250の充電を管理することを可能にする。
5. 発光ダイオード(LED)ドライバモジュール(図示せず)は、リニアモード又はガンマ補正モードのいずれかでLED308を駆動し、デジタル的に調光するためにPMIC300によって給電される。
6. マイクロコントローラ303は、圧力センサ307、308からPressure#1及びPressure#2センサ値を読み取ることができる。
1. All functions of the PMIC are highly configurable by the microcontroller 303.
2. The current flowing through the ultrasound transducer 215 is sensed at a high common mode voltage (high side of the bridge) by a high bandwidth sense and rectifier circuit. The sensed current is converted to a voltage proportional to the effective current and provided as a buffered voltage to the current sense output terminal 309 of the bridge IC 301. This voltage is provided to the PMIC 300, sampled, and made available as a digital representation through an I2C request. Sensing the current flowing through the ultrasound transducer 215 forms part of the resonant frequency tracking function. As described herein, the device's ability to enable this functionality within bridge IC 301 provides significant technical advantages.
3. A DAC integrated within PMIC 300 (not shown in FIG. 43) allows the DC-DC boost converter voltage VBOOST to be programmed to be between 10V and 20V.
4. Microcontroller 303 enables the charger subsystem of device 202 to manage the charging of battery 250, which in this example is a single cell battery.
5. A light emitting diode (LED) driver module (not shown) is powered by the PMIC 300 to drive and digitally dim the LED 308 in either linear or gamma corrected mode.
6. Microcontroller 303 can read Pressure #1 and Pressure #2 sensor values from pressure sensors 307, 308.

ここで添付図面の図44を参照すると、PMIC300は、この例では、統合されたサブシステムと、PMIC300に電気入出力を提供する複数のピンとからなる自己完結型のチップ又は集積回路である。本開示における集積回路又はチップへの言及は交換可能であり、いずれの用語も、例えばシリコンであってもよい半導体デバイスを包含する。 Referring now to FIG. 44 of the accompanying drawings, PMIC 300 is, in this example, a self-contained chip or integrated circuit consisting of integrated subsystems and a plurality of pins that provide electrical input and output to PMIC 300. References in this disclosure to integrated circuits or chips are interchangeable, and both terms encompass semiconductor devices, which may be, for example, silicon.

PMIC300は、リファレンスブロック(BG)311、LDO312、電流センサ313、温度センサ314及び発振器315を含むアナログ部品から構成されるアナログコア310を備えている。 The PMIC 300 includes an analog core 310 made up of analog components including a reference block (BG) 311, an LDO 312, a current sensor 313, a temperature sensor 314, and an oscillator 315.

以下により詳細に説明するように、発振器315は、パルス幅変調(PWM)フェーズA及びフェーズBを出力する遅延ロックループ(DLL)に結合されており、発振器315及びDLLは、ブリッジIC301内のHブリッジを駆動する2相中心整合PWM出力を生成する。 Oscillator 315 is coupled to a delay locked loop (DLL) that outputs pulse width modulation (PWM) phase A and phase B, and oscillator 315 and DLL are coupled to H Generates a two-phase center-matched PWM output that drives the bridge.

DLLは、端と端が接続された複数の遅延線からなり、遅延線の合計遅延時間は、メインクロック信号clk_mの周期に等しくなっている。この例では、DLLは、発振器315からのクロック信号とLDO312からの安定化電源電圧とを受け取るPMIC300の、本書ではデジタルコア316と呼ばれるデジタルプロセッサ・サブシステムに実装されている。DLLは、デジタルコア316において端から端まで接続される多数の(例えば、数百万のオーダーの)遅延ゲートで実装される。 The DLL consists of a plurality of delay lines connected end to end, and the total delay time of the delay lines is equal to the period of the main clock signal clk_m. In this example, the DLL is implemented in a digital processor subsystem, herein referred to as digital core 316, of PMIC 300, which receives a clock signal from oscillator 315 and a regulated power supply voltage from LDO 312. The DLL is implemented with a large number (eg, on the order of millions) of delay gates connected end-to-end in the digital core 316.

現在のところ、集積回路市場における信号発生器部品でこの実装を構成するものはないので、二相中心整列PWM信号を生成するためにPMIC300の同じ集積回路に発振器315とDLLを実装することはユニークなことである。 Implementing the oscillator 315 and DLL on the same integrated circuit of the PMIC300 to generate a two-phase center-aligned PWM signal is unique, as currently no signal generator component in the integrated circuit market constitutes this implementation. That's true.

本明細書で説明したように、PWMは、ミストの発生を最適化するために電気エネルギーから運動エネルギーへの効率的な伝達を維持するために、ドライバ装置202が超音波トランスデューサ215の共振周波数を正確に追跡することを可能にする機能の一部分である。 As described herein, PWM allows the driver device 202 to adjust the resonant frequency of the ultrasonic transducer 215 to maintain an efficient transfer of electrical energy to kinetic energy to optimize mist generation. It is part of the functionality that allows accurate tracking.

この例では、PMIC300は、例えばUSB電源からの電力によるバッテリ250の充電を制御する充電器回路317を含んで構成される。 In this example, PMIC 300 is configured to include a charger circuit 317 that controls charging of battery 250 with power from, for example, a USB power source.

PMIC300は、バッテリ250からの電力によって、又はバッテリ250が充電中である場合には外部電源からの電力によってアナログコア310に電力を供給するようにPMIC300を構成する統合電力スイッチVSYSを含んで構成される。 PMIC 300 is configured to include an integrated power switch VSYS that configures PMIC 300 to power analog core 310 by power from battery 250 or by power from an external power source when battery 250 is charging. Ru.

PMIC300は、組み込み型アナログ-デジタル変換器(ADC)サブシステム318を構成する。発振器315と共にADC318を同じ集積回路内に実装することは、それ自体、集積回路市場において、集積回路内にサブブロックとして実装された発振器とADCからなる他の集積回路が存在しないので、ユニークである。来の装置では、ADCは発振器とは別のディスクリート部品として提供され、ADCと発振器は同じPCBに実装されるのが一般的である。この従来の配置の問題点は、ADCと発振器の2つの独立したコンポーネントがPCB上で不必要にスペースを取ることである。さらに、従来のADCと発振器は、通常、I2Cバスなどのシリアルデータ通信バスで互いに接続されており、その通信速度は最大でも400kHzと限られているという問題がある。従来の装置とは対照的に、PMIC300は、ADC318と発振器315とが同一の集積回路内に集積されて構成されているため、ADC318と発振器315との間の通信にラグがなく、ADC318と発振器315とは互いに高速通信、例えば発振器315の速度(例えば3MHzから5MHz)で通信できることを意味する。 PMIC 300 constitutes an embedded analog-to-digital converter (ADC) subsystem 318. The implementation of the ADC 318 along with the oscillator 315 within the same integrated circuit is unique in itself as there is no other integrated circuit in the integrated circuit market that consists of an oscillator and an ADC implemented as sub-blocks within an integrated circuit. . In conventional devices, the ADC is provided as a discrete component separate from the oscillator, and the ADC and oscillator are typically mounted on the same PCB. The problem with this conventional arrangement is that the two separate components, the ADC and the oscillator, take up unnecessary space on the PCB. Furthermore, conventional ADCs and oscillators are usually connected to each other by a serial data communication bus such as an I2C bus, and there is a problem in that the communication speed is limited to 400 kHz at maximum. In contrast to conventional devices, the PMIC 300 is configured with the ADC 318 and the oscillator 315 integrated within the same integrated circuit, so there is no lag in communication between the ADC 318 and the oscillator 315; 315 means that they can communicate with each other at high speed, for example, at the speed of the oscillator 315 (for example, from 3 MHz to 5 MHz).

この例のPMIC300では、発振器315は5MHzで動作しており、5MHzのクロック信号SYS CLOCKを生成している。しかしながら、他の例では、発振器315は、最大105MHzのはるかに高い周波数でクロック信号を生成する。本明細書で説明する集積回路は、全て発振器315の高い周波数で動作するように構成されている。 In the PMIC 300 of this example, the oscillator 315 is operating at 5 MHz and generates a 5 MHz clock signal SYS CLOCK. However, in other examples, oscillator 315 generates a clock signal at a much higher frequency, up to 105 MHz. The integrated circuits described herein are all configured to operate at the high frequency of oscillator 315.

ADC318は、複数のGPIO入力(IF_GPIO1~3)を構成する複数のフィードバック入力端子又はアナログ入力319からなる。フィードバック入力端子又はアナログ入力319の少なくとも1つは、ブリッジIC301内のHブリッジ回路からのフィードバック信号を受け、そのフィードバック信号は、Hブリッジ回路の動作のパラメータ又はHブリッジ回路が交流駆動信号で超音波トランスデューサ215などの共振回路を駆動しているときの交流駆動信号のパラメータを示すものである。後述するように、GPIO入力は、ブリッジIC301から、ブリッジIC301が報告するルート平均二乗(rms)電流を示す電流感知信号を受信するために使用される。この例では、GPIO入力の1つは、ブリッジIC301内のHブリッジからのフィードバック信号を受信するフィードバック入力端子である。 ADC 318 consists of multiple feedback input terminals or analog inputs 319 that constitute multiple GPIO inputs (IF_GPIO1-3). At least one of the feedback input terminals or analog inputs 319 receives a feedback signal from the H-bridge circuit within the bridge IC 301, the feedback signal being a parameter of the operation of the H-bridge circuit or the ultrasonic waveform of the H-bridge circuit with an AC drive signal. It shows parameters of an AC drive signal when driving a resonant circuit such as the transducer 215. As discussed below, the GPIO input is used to receive a current sense signal from bridge IC 301 that is indicative of the root mean square (rms) current reported by bridge IC 301. In this example, one of the GPIO inputs is a feedback input terminal that receives the feedback signal from the H-bridge within bridge IC 301.

ADCサブシステム318は、複数のADC入力端子319で受信したアナログ信号を、メインクロック信号の周波数に比例するサンプリング周波数でサンプリングする。そして、ADCサブシステム318は、サンプリングされたアナログ信号を用いて、ADCデジタル信号を生成する。 ADC subsystem 318 samples analog signals received at multiple ADC input terminals 319 at a sampling frequency that is proportional to the frequency of the main clock signal. ADC subsystem 318 then uses the sampled analog signal to generate an ADC digital signal.

この例では、PMIC300に内蔵されるADC318は、Hブリッジ334及び超音波トランスデューサ215を流れるRMS電流だけでなく、システムで利用できる電圧(例えば、VBAT、VCHRG、VBOOST)、PMIC300の温度、電池250の温度及び将来の拡張を可能にするGPIO入力(IF_GPIO1~3)などもサンプリングする。 In this example, the ADC 318 contained in the PMIC 300 determines not only the RMS current flowing through the H-bridge 334 and the ultrasonic transducer 215, but also the voltages available in the system (e.g., VBAT, VCHRG, VBOOST), the temperature of the PMIC 300, and the voltage of the battery 250. It also samples temperature and GPIO inputs (IF_GPIO1-3) to enable future expansion.

デジタルコア316は、ADCサブシステムからADC生成デジタル信号を受信し、ADCデジタル信号を処理して、ドライバ制御信号を生成する。デジタルコア316は、ドライバ制御信号をPWM信号発生器サブシステム(DLL332)に伝達し、PWM信号発生器サブシステムを制御する。 Digital core 316 receives ADC-generated digital signals from the ADC subsystem and processes the ADC digital signals to generate driver control signals. Digital core 316 communicates driver control signals to a PWM signal generator subsystem (DLL 332) to control the PWM signal generator subsystem.

現在市場に存在する整流回路は、非常に限られた帯域幅(典型的には1MHz未満)である。PMIC300の発振器315は最大5MHz、あるいは最大105Mhzで動作しているため、高帯域幅の整流回路がPMIC300に実装される。後述するように、ブリッジIC301のHブリッジ内のRMS電流を感知することは、ドライバ装置202が超音波トランスデューサ215を高精度で駆動することを可能にするフィードバックループの一部を形成している。フィードバックループは、圧電トランスデューサの製造におけるあらゆるプロセス変動(共振周波数の変動)に対応し、共振周波数の温度効果を補償するので、超音波トランスデューサの駆動という産業におけるゲームチェンジャーである。これは、ADC318、発振器315及びDLLをPMIC300の同一の集積回路内に統合するという発明的実現によって、部分的に達成される。この統合により、これらのサブシステムは、高速(例えば、5MHz又は最大105MHzのクロック周波数で)で互いに通信することが可能になる。これらのサブシステム間のラグを低減することは、超音波産業、特にミスト発生装置の分野において、ゲームチェンジャーとなる。 Rectifier circuits currently on the market have very limited bandwidth (typically less than 1 MHz). Since the oscillator 315 of the PMIC 300 operates at a maximum of 5 MHz or a maximum of 105 MHz, a high bandwidth rectifier circuit is implemented in the PMIC 300. As discussed below, sensing the RMS current in the H-bridge of bridge IC 301 forms part of a feedback loop that allows driver device 202 to drive ultrasound transducer 215 with high precision. The feedback loop is a game changer in the industry of driving ultrasonic transducers because it accommodates any process variations (variations in the resonant frequency) in piezoelectric transducer manufacturing and compensates for temperature effects on the resonant frequency. This is accomplished in part by the inventive implementation of integrating ADC 318, oscillator 315 and DLL within the same integrated circuit of PMIC 300. This integration allows these subsystems to communicate with each other at high speeds (eg, at clock frequencies of 5 MHz or up to 105 MHz). Reducing the lag between these subsystems is a game changer in the ultrasound industry, particularly in the field of mist generators.

ADC318は、バッテリ電圧監視入力VBATと充電器入力電圧監視入力VCHGの他、電圧監視入力VMON、VRTH、温度監視入力TEMPから構成される。 The ADC 318 includes a battery voltage monitoring input VBAT, a charger input voltage monitoring input VCHG, voltage monitoring inputs VMON, VRTH, and a temperature monitoring input TEMP.

温度監視入力TEMPは、PMIC300内に内蔵される温度センサ314から温度信号を受信する。これにより、PMIC300は、PMIC300内の実際の温度を正確に感知し、PMIC300内の誤動作、ならびにPMIC300の温度に影響を与えるプリント回路基板上の他のコンポーネントへの誤動作を検出することができる。そして、PMIC300は、ミスト吸入器200の安全性を維持するために、誤動作があれば超音波トランスデューサ215の励振を行わないようにブリッジIC301を制御することができる。 Temperature monitoring input TEMP receives a temperature signal from temperature sensor 314 built into PMIC 300 . This allows the PMIC 300 to accurately sense the actual temperature within the PMIC 300 and detect malfunctions within the PMIC 300 as well as malfunctions to other components on the printed circuit board that affect the temperature of the PMIC 300. In order to maintain the safety of the mist inhaler 200, the PMIC 300 can control the bridge IC 301 so as not to excite the ultrasonic transducer 215 if there is a malfunction.

追加温度センサ入力VRTHは、バッテリ250の温度を監視するドライバ装置202内の外部温度センサから温度感知信号を受信する。したがって、PMIC300は、過度に高いバッテリ温度によって引き起こされる損傷のリスクを低減するために、高いバッテリ温度の場合にバッテリ250の充電を停止するように反応するか、さもなければドライバ装置202をシャットダウンすることが可能である。 Additional temperature sensor input VRTH receives a temperature sensing signal from an external temperature sensor within driver device 202 that monitors the temperature of battery 250. Accordingly, the PMIC 300 reacts to stop charging the battery 250 or otherwise shut down the driver device 202 in case of high battery temperature to reduce the risk of damage caused by excessively high battery temperatures. Is possible.

PMIC300は、この例では、デジタルコア316からデジタル駆動信号を受信し、PMIC300の出力ピンに結合されるように構成された6つのLED321~326にLED駆動出力信号を提供するLEDドライバ320から構成される。したがって、LEDドライバ320は、最大6つの独立したチャネルでLED321~326を駆動し、調光することができる。 PMIC 300 is comprised in this example of an LED driver 320 that receives digital drive signals from digital core 316 and provides LED drive output signals to six LEDs 321-326 configured to be coupled to output pins of PMIC 300. Ru. Thus, LED driver 320 can drive and dim LEDs 321-326 in up to six independent channels.

PMIC300は、PMIC300内のデジタル信号をアナログの電圧制御信号に変換し、出力端子VDAC0を介してPMIC300から出力する第1デジタル-アナログ変換器(DAC)327を含んで構成される。第1DAC327は、デジタルコア316が生成したデジタル制御信号をアナログ電圧制御信号に変換し、出力端子VDAC0を介して出力して昇圧コンバータ305などの電圧レギュレータ回路を制御する。このようにして電圧制御信号は、共振回路(超音波トランスデューサ215)の動作を示すフィードバック信号に応答して、超音波トランスデューサ215などの共振回路を駆動するためのHブリッジ回路による変調用の所定の電圧を生成するように電圧レギュレータ回路を制御する。 The PMIC 300 includes a first digital-to-analog converter (DAC) 327 that converts a digital signal within the PMIC 300 into an analog voltage control signal and outputs it from the PMIC 300 via an output terminal VDAC0. The first DAC 327 converts the digital control signal generated by the digital core 316 into an analog voltage control signal, outputs it via the output terminal VDAC0, and controls a voltage regulator circuit such as the boost converter 305. In this manner, the voltage control signal is set at a predetermined level for modulation by an H-bridge circuit for driving a resonant circuit, such as the ultrasonic transducer 215, in response to a feedback signal indicative of the operation of the resonant circuit (ultrasonic transducer 215). A voltage regulator circuit is controlled to generate a voltage.

この例では、PMIC300は、PMIC300内のデジタル信号を、PMIC300から第2のアナログ出力端子VDAC1を介して出力されるアナログ信号に変換する第2のDAC328を含んで構成されている。 In this example, the PMIC 300 is configured to include a second DAC 328 that converts a digital signal within the PMIC 300 into an analog signal output from the PMIC 300 via the second analog output terminal VDAC1.

DAC327、328をPMIC300の他のサブシステムと同じマイクロチップ内に埋め込むことにより、DAC327、328は、PMIC300内のデジタルコア316及び他のコンポーネントと、通信ラグがない、又は最小で高速に通信することができる。DAC327、328は、外部フィードバックループを制御するアナログ出力を提供する。例えば、第1DAC327は、昇圧コンバータ305に制御信号VCTLを供給し、昇圧コンバータ305の動作を制御する。他の例では、DAC327、328は、昇圧コンバータ305の代わりに、又はそれに加えて、DC-DC降圧コンバータに駆動信号を供給するように構成される。PMIC300に2つの独立したDACチャネルを統合することにより、PMIC300は、ドライバ装置202で使用される任意のレギュレータのフィードバックループを操作することができ、ドライバ装置202が超音波トランスデューサ215の超音波照射パワーを調節したり、超音波トランスデューサ215の絶対最大電流及び温度設定に対するアナログ閾値を設定することができるようにすることができる。 By embedding the DACs 327, 328 within the same microchip as the other subsystems of the PMIC 300, the DACs 327, 328 communicate quickly with the digital core 316 and other components within the PMIC 300 with no or minimal communication lag. I can do it. DACs 327, 328 provide analog outputs that control external feedback loops. For example, the first DAC 327 supplies a control signal VCTL to the boost converter 305 to control the operation of the boost converter 305. In other examples, DACs 327, 328 are configured to provide drive signals to a DC-DC buck converter instead of or in addition to boost converter 305. By integrating two independent DAC channels into the PMIC 300, the PMIC 300 can operate the feedback loop of any regulator used in the driver device 202, allowing the driver device 202 to control the ultrasound output power of the ultrasound transducer 215. It may be possible to adjust the ultrasonic transducer 215 and set analog thresholds for the absolute maximum current and temperature settings of the ultrasound transducer 215.

PMIC300は、シリアル通信インターフェースを構成し、この例では、ピンを通して設定された外部I2Cアドレスを内蔵するI2Cインターフェースである。 PMIC 300 constitutes a serial communication interface, in this example an I2C interface that includes an external I2C address set through a pin.

PMIC300はまた、マイクロチップの機能を実装するためのデジタルマシン(FSM)を含む様々な機能ブロックから構成される。これらのブロックは、以下でより詳細に説明される。 PMIC 300 is also comprised of various functional blocks including a digital machine (FSM) for implementing the functionality of the microchip. These blocks are explained in more detail below.

ここで添付図面の図45を参照すると、パルス幅変調(PWM)信号発生器サブシステム329がPMIC300内に組み込まれている。PWM発生器システム329は、発振器315と、分周器330と、マルチプレクサ331と、遅延ロックループ(DLL)332とから構成される。後述するように、PWM発生系329は、2相センターアライメント型PWM発生器である。 Referring now to FIG. 45 of the accompanying drawings, a pulse width modulation (PWM) signal generator subsystem 329 is incorporated within the PMIC 300. PWM generator system 329 is comprised of an oscillator 315, a frequency divider 330, a multiplexer 331, and a delay locked loop (DLL) 332. As will be described later, the PWM generation system 329 is a two-phase center alignment type PWM generator.

分周器330、マルチプレクサ331及びDLL332は、デジタルコア316内のデジタル論理部品(例えば、トランジスタ、論理ゲート等)で実装される。 Frequency divider 330, multiplexer 331, and DLL 332 are implemented with digital logic components (eg, transistors, logic gates, etc.) within digital core 316.

本開示の例では、発振器315及びそれぞれPWM生成システム329によってカバーされる周波数範囲は、50kHz~5MHz又は最大105MHzである。PWM生成システム329の周波数精度は±1%であり、温度に対する広がりは±1%である。現在のIC市場において、50kHz~5MHz又は105MHzまでの周波数範囲を提供できる発振器及び2相中心整合型PWM発生器を内蔵したICはない。 In examples of this disclosure, the frequency range covered by oscillator 315 and each PWM generation system 329 is 50 kHz to 5 MHz or up to 105 MHz. The PWM generation system 329 has a frequency accuracy of ±1% and a spread over temperature of ±1%. In the current IC market, there is no IC with a built-in oscillator and two-phase center-matched PWM generator that can provide a frequency range of 50 kHz to 5 MHz or up to 105 MHz.

発振器315は、50kHz~5MHz、又は105MHzまでの周波数のメインクロック信号(clk_m)を生成する。メインクロックclk_mは、分周器330に入力され、メインクロックclk_mの周波数を1つ以上の所定の除数量で分周する。この例では、分周器330は、メインクロックclk_mの周波数を2、4、8、16で分周し、分周された周波数のクロックを出力としてマルチプレクサ331に供給する。マルチプレクサ331は、分周された周波数のクロックを多重化し、分周された周波数の出力をDLL332に供給する。このDLL332に渡される信号は、DLL332が所望の周波数で信号を出力するように制御する周波数基準信号である。なお、他の例では、分周器330及びマルチプレクサ331は省略される。 Oscillator 315 generates a main clock signal (clk_m) with a frequency of 50 kHz to 5 MHz, or up to 105 MHz. Main clock clk_m is input to frequency divider 330, which divides the frequency of main clock clk_m by one or more predetermined divisor amounts. In this example, the frequency divider 330 divides the frequency of the main clock clk_m by 2, 4, 8, and 16, and supplies the divided frequency clock to the multiplexer 331 as an output. The multiplexer 331 multiplexes the divided frequency clocks and supplies the divided frequency output to the DLL 332 . The signal passed to this DLL 332 is a frequency reference signal that controls the DLL 332 to output a signal at a desired frequency. Note that in other examples, the frequency divider 330 and the multiplexer 331 are omitted.

また、発振器315は、第1位相クロック信号フェーズ1と第2位相クロック信号フェーズ2の2つの位相を生成する。第1位相クロック信号と第2位相クロック信号の位相は、センターアライメントされている。図46に示されるように:
第1相クロック信号フェーズ1は、clk_mの正の半周期の可変時間だけHighになり、clk_mの負の半周期にはLowになる。
第2相クロック信号フェーズ2は、clk_mの負の半周期の可変時間だけHighになり、clk_mの正の半周期の間Lowになる。
The oscillator 315 also generates two phases: a first phase clock signal Phase 1 and a second phase clock signal Phase 2. The phases of the first phase clock signal and the second phase clock signal are center aligned. As shown in Figure 46:
The first phase clock signal phase 1 goes high for a variable amount of time during the positive half period of clk_m and goes low during the negative half period of clk_m.
The second phase clock signal phase 2 goes high for a variable amount of time during the negative half period of clk_m and goes low during the positive half period of clk_m.

そして、第1相クロック信号フェーズ1と第2相クロック信号フェーズ2を用いて、2倍周波数のクロック信号を生成するDLL332に送られる。この2倍周波数クロック信号は、メインクロック信号clk_mの2倍の周波数である。この例では、DLL332内の「OR」ゲートが、第1位相クロック信号フェーズ1と第2位相クロック信号フェーズ2とを用いて、2倍周波数のクロック信号を生成する。この2倍周波数クロック又は分周器330から来る分周された周波数は、選択された目標周波数に基づいて選択され、その後、DLL332の基準として使用される。 The signal is then sent to the DLL 332, which uses the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2 to generate a double frequency clock signal. This double frequency clock signal has twice the frequency of the main clock signal clk_m. In this example, an "OR" gate within DLL 332 uses a first phase clock signal Phase 1 and a second phase clock signal Phase 2 to generate a double frequency clock signal. This doubled frequency clock or divided frequency coming from frequency divider 330 is selected based on the selected target frequency and is then used as a reference for DLL 332.

DLL332内では、以下「クロック」と称する信号がメインクロックclk_mを2倍したものを表し、以下「クロック_del」と称する信号がクロックを1周期分遅らせたレプリカを表している。クロックとclock_delは位相周波数検出器を通過させる。そして、位相誤差の極性に基づき、ノードVcをチャージポンプで充放電する。DLL332の総遅延が正確に1周期になるまで、DLL332内の一つ一つの遅延ユニットの遅延を制御するために、制御電圧が直接供給される。 Within the DLL 332, a signal hereinafter referred to as "clock" represents the main clock clk_m doubled, and a signal hereinafter referred to as "clock_del" represents a replica of the clock delayed by one cycle. The clock and clock_del are passed through a phase frequency detector. Then, the node Vc is charged and discharged by the charge pump based on the polarity of the phase error. A control voltage is applied directly to control the delay of each and every delay unit within DLL 332 until the total delay of DLL 332 is exactly one period.

DLL332は、第1相クロック信号フェーズ1及び第2相クロック信号フェーズ2の立ち上がりエッジを、2倍周波数クロック信号の立ち上がりエッジに同期するように制御する。DLL332は、それぞれの周波数基準信号及びデューティサイクル制御信号に応じて、第1位相クロック信号フェーズ1及び第2位相クロック信号フェーズ2の周波数及びデューティサイクルを調整し、第1位相出力信号フェーズA及び第2位相出力信号フェーズBを生成してHブリッジ又はインバータを駆動して超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号を発生させる。 The DLL 332 controls the rising edges of the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2 to be synchronized with the rising edge of the double frequency clock signal. DLL 332 adjusts the frequency and duty cycle of the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2 in response to respective frequency reference signals and duty cycle control signals, and adjusts the frequency and duty cycle of the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2, and adjusts the frequency and duty cycle of the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2. A two-phase output signal Phase B is generated to drive the H-bridge or inverter to generate an AC drive signal to drive the ultrasound transducer.

PMIC300は、第1相出力信号フェーズAをHブリッジ回路に出力する第1相出力信号端子PHASE_Aと、第2相出力信号フェーズBをHブリッジ回路に出力する第2相出力信号端子PHASE_Bとから構成されている。 The PMIC300 is composed of a first phase output signal terminal PHASE_A that outputs the first phase output signal phase A to the H bridge circuit, and a second phase output signal terminal PHASE_B that outputs the second phase output signal phase B to the H bridge circuit. has been done.

この例では、DLL332は、デューティサイクル制御信号に応答してDLL332の各遅延線の遅延時間を変化させることにより、第1相クロック信号フェーズ
1及び第2相クロック信号フェーズ2のデューティサイクルを調節する。
In this example, the DLL 332 adjusts the duty cycle of the first phase clock signal Phase 1 and the second phase clock signal Phase 2 by varying the delay time of each delay line of the DLL 332 in response to a duty cycle control signal. .

クロックは、より良い精度を保証するため、その周波数の2倍の周波数で使用される。図47に示すように、説明のためにメインクロックclk_mの周波数が使用される場合(本開示の例では使用されない)、フェーズAはクロックの立ち上がりエッジRに同期し、フェーズBはクロックの立ち下がりエッジFに同期する。DLL332の遅延線は立ち上がりエッジRを制御し、したがって、立ち下がりエッジFについては、PWM発生システム329は不完全となりうるDLL332の遅延ユニットの完全一致を頼る必要が生じるであろう。しかし、この誤差を取り除くために、PWM生成システム329は、フェーズAとフェーズBの両方が2倍周波数クロックの立ち上がりエッジRと同期するように、2倍周波数クロックを使用する。 The clock is used at twice its frequency to ensure better accuracy. As shown in FIG. 47, if the frequency of the main clock clk_m is used for illustration purposes (which is not used in the examples of this disclosure), phase A is synchronized to the rising edge R of the clock, and phase B is synchronized to the falling edge R of the clock. Synchronize with edge F. The delay line of DLL 332 controls rising edges R, so for falling edges F, PWM generation system 329 will have to rely on perfect matching of the delay units of DLL 332, which may be imperfect. However, to eliminate this error, PWM generation system 329 uses a double frequency clock such that both Phase A and Phase B are synchronized with the rising edge R of the double frequency clock.

20%から50%までのデューティサイクルを2%のステップサイズで実行するために、DLL332の遅延線は25個の遅延ユニットからなり、それぞれの遅延ユニットの出力はフェーズ nを表している。最終的には、最後の遅延ユニットの出力の位相が入力クロックに対応することになる。すべての遅延がほぼ同じになることを考慮すると、デジタルコア316の単純な論理で特定の遅延ユニットの出力で特定のデューティサイクルが得られる。 To perform a 20% to 50% duty cycle with a 2% step size, the delay line of DLL 332 consists of 25 delay units, with the output of each delay unit representing phase n. Ultimately, the phase of the output of the last delay unit will correspond to the input clock. Considering that all delays will be approximately the same, simple logic in digital core 316 will yield a specific duty cycle at the output of a specific delay unit.

DLL332が遅延の期間をロックすることができないかもしれないが、2つ以上の期間があり、DLL332を非収束ゾーンに持っていくので、DLL332の起動に注意することが重要である。この問題を回避するために、PWM発生システム329に起動回路が実装され、これによりDLL332は既知の確定的な状態から起動することができる。起動回路はさらに、DLL332が最小の遅延で起動することを可能にする。 Although the DLL 332 may not be able to lock on a period of delay, it is important to be careful with the activation of the DLL 332 as there may be more than one period, bringing the DLL 332 into a non-convergence zone. To avoid this problem, a start-up circuit is implemented in PWM generation system 329, which allows DLL 332 to start up from a known, deterministic state. The startup circuit also allows DLL 332 to start up with minimal delay.

本開示の例では、PWM発生器システム329によってカバーされる周波数範囲が拡張されるので、DLL332内の遅延ユニットは、4ns(発振器周波数5MHzの場合)~400ns(発振器周波数50kHzの場合)の遅延を提供することが可能である。これらの異なる遅延に対応するために、コンデンサCbがPWM発生システム329に含まれ、コンデンサ値は必要な遅延を提供するように選択される。 In examples of the present disclosure, the frequency range covered by the PWM generator system 329 is expanded so that the delay unit within the DLL 332 provides a delay of 4 ns (for an oscillator frequency of 5 MHz) to 400 ns (for an oscillator frequency of 50 kHz). It is possible to provide To accommodate these different delays, a capacitor Cb is included in the PWM generation system 329, and the capacitor value is selected to provide the required delay.

フェーズAとフェーズBはDLL332から出力され、デジタルIOを介してブリッジIC301に渡され、フェーズAとフェーズBをブリッジIC301の動作制御に使用できるようにする。 Phase A and phase B are output from DLL 332 and passed to bridge IC 301 via digital IO, allowing phase A and phase B to be used to control the operation of bridge IC 301.

次に、ドライバ装置202のバッテリ充電機能について、より詳細に説明する。バッテリ充電サブシステムは、PMIC300に内蔵され、PMIC300にホストされたデジタル充電コントローラによって制御される充電器回路317から構成される。充電器回路317は、通信バス302を介してマイクロコントローラ303により制御される。バッテリ充電サブシステムは、上述したバッテリ250のような単セルリチウムポリマー(LiPo)又はリチウムイオン(Li-ion)バッテリを充電することが可能である。 Next, the battery charging function of driver device 202 will be explained in more detail. The battery charging subsystem is comprised of a charger circuit 317 that is internal to PMIC 300 and controlled by a digital charge controller hosted on PMIC 300. Charger circuit 317 is controlled by microcontroller 303 via communication bus 302 . The battery charging subsystem is capable of charging a single cell lithium polymer (LiPo) or lithium ion (Li-ion) battery, such as battery 250 described above.

この例では、バッテリ充電サブシステムは、5V電源(例えば、USB電源)から最大1Aの充電電流でバッテリ又はバッテリを充電することができる。通信バス302(I2Cインターフェース)を介して、以下のパラメータのうちの1つ以上をプログラムして、バッテリの充電パラメータを適応させることができる。 In this example, the battery charging subsystem is capable of charging the battery or batteries with up to 1 A of charging current from a 5V power source (eg, a USB power source). Via communication bus 302 (I2C interface), one or more of the following parameters can be programmed to adapt battery charging parameters.

充電電圧は、3.9Vから4.3Vの間で100mVステップで設定することができる。 The charging voltage can be set between 3.9V and 4.3V in 100mV steps.

充電電流は150mAから1000mAまで50mA単位で設定可能である。 The charging current can be set from 150mA to 1000mA in 50mA increments.

プリチャージ電流は、充電電流の1/10である。 The precharge current is 1/10 of the charging current.

プリチャージ、急速充電のタイムアウトはそれぞれ5~85分、20~340分
の間で設定可能である。
The precharge and quick charge timeouts can be set between 5 and 85 minutes and between 20 and 340 minutes, respectively.

オプションとして、外部負温度係数(NTC)サーミスタを使用して電池温度を監視することができる。 Optionally, an external negative temperature coefficient (NTC) thermistor can be used to monitor battery temperature.

いくつかの例では、バッテリ充電サブシステムは、ホストマイクロコントローラ303への割り込みを発生させることによって、以下のイベントのうちの1つ以上を報告する。
バッテリ検出
バッテリー充電中
バッテリーが完全に充電されている
バッテリーがない
充電タイムアウト
充電用電源が不足電圧限界以下である
In some examples, the battery charging subsystem reports one or more of the following events by generating an interrupt to the host microcontroller 303.
Battery Detection Battery Charging Battery Fully Charged No Battery Charging Timeout Charging power source is below undervoltage limit

充電器回路317をPMIC300に埋め込むことの主な利点は、バッテリ充電サブシステムの安全な動作を保証するPMIC300内に、記載された全てのプログラミングオプション及びイベント表示を実装することができることである。さらに、PCB上に別々に実装された充電システムの離散的な構成要素からなる従来のミスト吸入器と比較して、著しい製造コスト及びPCBスペースの節約を達成することが可能である。また、充電器回路317は、充電電流と電圧の汎用性の高い設定、異なる故障タイムアウト、詳細な状態解析のための多数のイベントフラグを可能にする。 The main advantage of embedding charger circuit 317 in PMIC 300 is that all described programming options and event indications can be implemented within PMIC 300 ensuring safe operation of the battery charging subsystem. Furthermore, significant manufacturing cost and PCB space savings can be achieved compared to conventional mist inhalers consisting of discrete components of the charging system mounted separately on the PCB. The charger circuit 317 also allows for versatile settings of charging current and voltage, different fault timeouts, and multiple event flags for detailed condition analysis.

次に、アナログ-デジタル変換器(ADC)318について、より詳細に説明する。本発明者らは、高速発振器315を有するPMIC300内にADC318を統合するために、重要な技術的課題を克服しなければならなかった。さらに、PMIC300内にADC318を統合することは、IC市場で入手可能な多くのディスクリートADCデバイスのうちの1つを使用することに依存する当技術分野の従来のアプローチに反するものである。 Next, the analog-to-digital converter (ADC) 318 will be explained in more detail. The inventors had to overcome significant technical challenges in order to integrate the ADC 318 into a PMIC 300 with a high speed oscillator 315. Furthermore, integrating ADC 318 within PMIC 300 goes against traditional approaches in the art that rely on using one of the many discrete ADC devices available on the IC market.

この例では、ADC318は、メインクロック信号clk_mの周波数に等しいサンプリングレートで超音波トランスデューサドライバチップ(PMIC300)内の少なくとも1つのパラメータをサンプリングする。この例では、ADC318は、マイクロプロセッサ303のリソースを節約するためにマイクロプロセッサ303からデジタルサンプリングをアンロードすることができる10ビットアナログ-デジタル変換器である。PMIC300内にADC318を統合することはまた、そうでなければADCのサンプリング能力を遅くするI2Cバスを使用する必要性を回避する(従来の装置は、専用のディスクリートADCとマイクロコントローラの間で、典型的には最大400kHzの限られたクロック速度でデータを伝達するためにI2Cバスに依存する)。 In this example, ADC 318 samples at least one parameter within an ultrasound transducer driver chip (PMIC 300) at a sampling rate equal to the frequency of main clock signal clk_m. In this example, ADC 318 is a 10-bit analog-to-digital converter that can unload digital sampling from microprocessor 303 to conserve microprocessor 303 resources. Integrating the ADC 318 within the PMIC 300 also avoids the need to use the I2C bus, which would otherwise slow down the sampling capabilities of the ADC (conventional devices typically (typically relies on the I2C bus to transfer data at limited clock speeds of up to 400 kHz).

本開示の例では、以下のパラメータのうちの1つ又は複数が、ADC318によって順次サンプリングされ得る。 In examples of this disclosure, one or more of the following parameters may be sequentially sampled by ADC 318:

i. 超音波トランスデューサを駆動している外部インバータ回路から超音波トランスデューサドライバチップ(PMIC300)で受信されるrms電流信号。この例では、このパラメータは、ブリッジIC301によって報告される二乗平均平方根(rms)電流である。実効電流を感知することは、超音波トランスデューサ215を駆動するために使用されるフィードバックループを実装するのに重要である。ADC318は、この情報がI2Cバスを介して伝送されることに依存しないので、最小限の遅れ又は全くない信号を介して、ブリッジIC301から直接、実効電流を感知することが可能である。これは、I2Cバスの比較的低い速度によって制約される従来の装置と比較して、重要な速度及び精度の利点を提供する。
ii. PMIC300に接続された電池の電圧。
iii. PMIC300に接続された充電器の電圧。
iv. PMIC300のチップ温度を示す温度信号など。上述したように、温度センサ314が発振器315と同じICに内蔵されているため、この温度は非常に正確に測定することができる。例えば、PMIC300の温度が上がれば、PMIC300によって電流、周波数、PWMが制御され、トランスデューサの発振が制御され、それが温度を制御する。
v. 二つの外部端子。
vi. バッテリーパックの温度を監視するための外部NTC温度センサ。
i. The rms current signal received by the ultrasound transducer driver chip (PMIC300) from the external inverter circuit driving the ultrasound transducer. In this example, this parameter is the root mean square (rms) current reported by bridge IC 301. Sensing the effective current is important to implementing the feedback loop used to drive the ultrasound transducer 215. Since the ADC 318 does not rely on this information being transmitted over the I2C bus, it is able to sense the effective current directly from the bridge IC 301 via a signal with minimal or no delay. This provides significant speed and accuracy advantages compared to conventional devices that are limited by the relatively low speed of the I2C bus.
ii. Voltage of battery connected to PMIC300.
iii. Voltage of charger connected to PMIC300.
iv. A temperature signal indicating the chip temperature of PMIC300, etc. As mentioned above, since the temperature sensor 314 is built into the same IC as the oscillator 315, this temperature can be measured very accurately. For example, if the temperature of the PMIC 300 increases, the PMIC 300 controls the current, frequency, and PWM, which controls the oscillation of the transducer, which controls the temperature.
v. Two external terminals.
vi. External NTC temperature sensor to monitor battery pack temperature.

いくつかの例では、ADC318は、例えばラウンドロビン方式で、1つ又は複数の上記ソースを順次サンプリングする。ADC318は、最大5MHz又は最大105MHzであってよい発振器315の速度のような高速でソースをサンプリングする。 In some examples, ADC 318 sequentially samples one or more of the sources, eg, in a round-robin manner. ADC 318 samples the source at a high speed, such as the rate of oscillator 315, which may be up to 5 MHz or up to 105 MHz.

いくつかの例では、デバイス202は、使用者又はデバイスの製造者が、平均化のために各ソースから何個のサンプルを取るかを指定できるように構成される。例えば、使用者は、rms電流入力から512サンプル、バッテリ電圧から64サンプル、充電器入力電圧から64サンプル、外部ピンから32サンプル、NTCピンから8サンプルを取るようにシステムを設定することができる。さらに、使用者は上記のソースのうち1つをスキップするかどうかを指定することもできる。 In some examples, device 202 is configured to allow the user or device manufacturer to specify how many samples to take from each source for averaging. For example, a user can configure the system to take 512 samples from the rms current input, 64 samples from the battery voltage, 64 samples from the charger input voltage, 32 samples from the external pins, and 8 samples from the NTC pin. Furthermore, the user can also specify whether to skip one of the above sources.

いくつかの例では、使用者は各ソースに対して、全範囲を複数のゾーン(例えば3ゾーン)に分割する2つのデジタル閾値を指定することができる。その後、サンプリングされた値がゾーン 2 からゾーン 3 へと変化したときに、割り込みを発生させるように設定することができる。 In some examples, a user may specify two digital thresholds for each source that divide the total range into multiple zones (eg, three zones). An interrupt can then be configured to occur when the sampled value changes from zone 2 to zone 3.

現在市場で入手可能な従来のICでは、PMIC300の上記の機能を実行することはできない。このような柔軟性と粒度を有するサンプリングは、超音波トランスデューサのような共振回路又はコンポーネントを駆動する場合に最も重要である。 Conventional ICs currently available on the market cannot perform the above functions of PMIC 300. Sampling with such flexibility and granularity is most important when driving resonant circuits or components such as ultrasound transducers.

この例では、PMIC300は、8ビット汎用デジタル入力出力ポート(GPIO)で構成される。各ポートは、デジタル入力及びデジタル出力として構成することができる。また、図48の表に示すように、一部のポートにはアナログ入力機能がある。 In this example, PMIC 300 is configured with an 8-bit general purpose digital input/output port (GPIO). Each port can be configured as a digital input and a digital output. Further, as shown in the table of FIG. 48, some ports have an analog input function.

PMIC300のGPIO7~GPIO5ポートは、通信(I2C)バス302上の装置のアドレス設定に使用することができる。その後、8個の同一デバイスを同一のI2Cバスで使用することができる。これは、アドレスが競合することなく、8つの同一の装置を同一のI2Cバス上で使用することができるため、IC業界ではユニークな機能である。これは、各デバイスがPMIC300の起動後の最初の100μsの間にGPIO7-GPIO5の状態を読み取り、その部分のアドレスをPMIC300に内部記憶させることで実現されている。PMIC300が起動した後、GPIOは他の目的に使用することができる。 GPIO7-GPIO5 ports of PMIC 300 can be used to address devices on communication (I2C) bus 302. Eight identical devices can then be used on the same I2C bus. This is a unique feature in the IC industry because eight identical devices can be used on the same I2C bus without address conflicts. This is achieved by each device reading the status of GPIO7-GPIO5 during the first 100 μs after the PMIC 300 is activated, and causing the PMIC 300 to internally store the address of that part. After the PMIC 300 powers up, the GPIO can be used for other purposes.

以上のように、PMIC300は、6チャンネルのLEDドライバ320を含んで構成される。この例では、LEDドライバ320は、5V耐圧のN-Channel Metal-Oxide Semiconductor(NMOS)電流源で構成されている。LEDドライバ320は、LED電流を5mA、10mA、15mA、20mAの4つの離散レベルで設定できるように構成されている。LEDドライバ320は、ガンマ補正の有無にかかわらず、12ビットPWM信号で各LEDチャネルを調光するように構成されている。LEDドライバ320は、PWM周波数を300Hzから1.5KHzの間で変化させるように構成されている。この機能は、PMIC300のサブシステムとして組み込まれているため、超音波ミスト吸入器の分野ではユニークである。 As described above, the PMIC 300 includes the 6-channel LED driver 320. In this example, the LED driver 320 is configured with a 5V N-Channel Metal-Oxide Semiconductor (NMOS) current source. The LED driver 320 is configured so that the LED current can be set at four discrete levels: 5 mA, 10 mA, 15 mA, and 20 mA. The LED driver 320 is configured to dim each LED channel with a 12-bit PWM signal, with or without gamma correction. The LED driver 320 is configured to vary the PWM frequency between 300Hz and 1.5KHz. This functionality is unique in the field of ultrasonic mist inhalers as it is incorporated as a subsystem of the PMIC300.

この例では、PMIC300は、PMIC300に組み込まれた2つの独立した6ビットデジタル-アナログ変換器(DAC)327、328で構成されている。DAC327、328の目的は、外部レギュレータ(例えば、DC-DC昇圧コンバータ305 降圧コンバータまたはLDO)のフィードバック経路を操作するためにアナログ電圧を出力することである。さらに、いくつかの例では、DAC327、328は、後述するように、ブリッジIC301の過電流シャットダウンレベルを動的に調整するために使用することも可能である。 In this example, PMIC 300 is comprised of two independent 6-bit digital-to-analog converters (DACs) 327, 328 incorporated into PMIC 300. The purpose of the DACs 327, 328 is to output analog voltages to operate the feedback path of an external regulator (eg, DC-DC boost converter 305 buck converter or LDO). Additionally, in some examples, DACs 327, 328 may also be used to dynamically adjust the overcurrent shutdown level of bridge IC 301, as described below.

各DAC327、328の出力電圧は、0Vと1.5Vの間、又は0VとV_battery(Vbat)の間でプログラム可能である。この例では、DACの出力電圧の制御は、I2Cコマンドを介して行われる。PMIC300に2つのDACを組み込んだことはユニークであり、電流の動的な監視制御が可能になる。もし、DAC327、328のいずれかが外部チップであった場合、I2Cプロトコルによる速度制限と同じ制約を受けることになる。これら全ての組み込み機能がPMIC内にある場合、デバイス202の有効電力監視配置は最適な効率で機能する。これらが外付け部品であったならば、有効電力監視配置は全く非効率的であったろう。 The output voltage of each DAC 327, 328 is programmable between 0V and 1.5V, or between 0V and V_battery (Vbat). In this example, control of the DAC's output voltage is done via I2C commands. The incorporation of two DACs into the PMIC300 is unique and allows for dynamic monitoring and control of current. If either DAC 327 or 328 is an external chip, it will be subject to the same speed limitations as the I2C protocol. When all these built-in functions are within the PMIC, the active power monitoring arrangement of device 202 functions at optimal efficiency. If these were external components, the active power monitoring arrangement would be completely inefficient.

ここで添付図面の図49を参照すると、ブリッジIC301は、埋め込まれた電力スイッチング回路333を構成するマイクロチップである。この例では、電力スイッチング回路333は、図50に示すHブリッジ334であり、これは以下に詳細に説明される。しかしながら、他の例のブリッジIC301は、超音波トランスデューサ215を駆動するための交流駆動信号を生成するための同等の機能を果たす電力スイッチング回路であれば、Hブリッジ334に代わる電力スイッチング回路を組み込んでもよいことは理解されるであろう。 Referring now to FIG. 49 of the accompanying drawings, bridge IC 301 is a microchip that constitutes an embedded power switching circuit 333. In this example, power switching circuit 333 is an H-bridge 334 shown in FIG. 50, which is described in detail below. However, the bridge IC 301 of other examples may incorporate a power switching circuit in place of the H bridge 334 as long as it performs an equivalent function of generating an AC drive signal for driving the ultrasonic transducer 215. Good things will be understood.

ブリッジIC301は、PMIC300のPWM信号生成サブシステムから第1位相出力信号フェーズAを受信する第1位相端子フェーズAを構成している。また、ブリッジIC301は、PMIC300のPWM信号発生器サブシステムから第2相出力信号フェーズBを受信する第2相端子フェーズBを構成する。 Bridge IC 301 constitutes a first phase terminal phase A that receives a first phase output signal phase A from the PWM signal generation subsystem of PMIC 300 . Bridge IC 301 also configures a second phase terminal Phase B that receives a second phase output signal Phase B from the PWM signal generator subsystem of PMIC 300 .

ブリッジIC301は、Hブリッジ334の電流の流れを直接感知し、ブリッジIC301のRMS_CURR端子を介してRMS電流出力信号を提供する電流感知回路335から構成される。電流検出回路335は、Hブリッジ334に流れる電流が所定の閾値以上であることを検出する過電流監視用に構成されている。Hブリッジ334を構成する電力スイッチング回路333と電流検出回路335の全てをブリッジIC301の同じ組み込み回路内に統合したことは、IC市場においてユニークな組み合わせである。現時点では、IC市場において、Hブリッジを流れる実効値電流を検知するための回路が埋め込まれたHブリッジを構成する集積回路は他にない。 Bridge IC 301 is comprised of a current sensing circuit 335 that directly senses the current flow in H-bridge 334 and provides an RMS current output signal through the RMS_CURR terminal of bridge IC 301. The current detection circuit 335 is configured for overcurrent monitoring to detect that the current flowing through the H bridge 334 is equal to or higher than a predetermined threshold. Integrating all of the power switching circuit 333 and current detection circuit 335 that make up the H-bridge 334 into the same built-in circuit of the bridge IC 301 is a unique combination in the IC market. At present, there is no other integrated circuit in the IC market that constitutes an H-bridge in which a circuit for detecting the effective value current flowing through the H-bridge is embedded.

ブリッジIC301は、過温度監視を含む温度センサ336から構成される。温度センサ336は、温度センサ336がブリッジIC301が所定の閾値を超える温度で動作していることを検出した場合に、ブリッジIC301をシャットダウンするか、又はブリッジIC336の少なくとも一部を無効にするように構成される。したがって、温度センサ336は、ブリッジIC301が過度に高い温度で動作する場合に、ブリッジIC301又はドライバ装置202内の他のコンポーネントの損傷を防止する統合された安全機能を提供する。 Bridge IC 301 is comprised of a temperature sensor 336 that includes overtemperature monitoring. The temperature sensor 336 is configured to shut down the bridge IC 301 or disable at least a portion of the bridge IC 336 if the temperature sensor 336 detects that the bridge IC 301 is operating at a temperature above a predetermined threshold. configured. Accordingly, temperature sensor 336 provides an integrated safety feature that prevents damage to bridge IC 301 or other components within driver device 202 if bridge IC 301 operates at excessively high temperatures.

ブリッジIC301は、電源スイッチング回路333に一体的に接続されたデジタルステートマシン337を含んで構成される。デジタルステートマシン337は、PMIC300からのフェーズA信号及びフェーズB信号と、マイクロコントローラ303からの例えばENABLE信号とを受信する。デジタルステートマシン337は、第1相出力信号フェーズAと第2相出力信号フェーズBとに基づいてタイミング信号を生成する。 The bridge IC 301 includes a digital state machine 337 integrally connected to a power switching circuit 333. Digital state machine 337 receives phase A and phase B signals from PMIC 300 and, for example, an ENABLE signal from microcontroller 303. Digital state machine 337 generates a timing signal based on first phase output signal phase A and second phase output signal phase B.

デジタルステートマシン337は、電力切替回路333を制御するために、フェーズA信号及びフェーズB信号に対応するタイミング信号、ならびにBRIDGE PR信号及びBRIDGE EN信号を電力切替回路333へ出力する。これにより、デジタルステートマシン337は、Hブリッジ回路334のスイッチ
1-T4にタイミング信号を出力して、Hブリッジ回路が超音波トランスデューサ215などの共振回路を駆動するための交流駆動信号を出力するように、スイッチT1-T4が順番にオン/オフするように制御する。
The digital state machine 337 generates timing signals corresponding to the phase A signal and the phase B signal as well as the BRIDGE signal to control the power switching circuit 333. PR signal and BRIDGE The EN signal is output to the power switching circuit 333. As a result, the digital state machine 337 outputs a timing signal to switches T 1 -T 4 of the H-bridge circuit 334, and the H-bridge circuit outputs an AC drive signal for driving a resonant circuit such as the ultrasonic transducer 215. The switches T 1 to T 4 are controlled to turn on and off in sequence so that

詳細は後述するが、スイッチングシーケンスは、共振回路(超音波トランスデューサ215)が蓄えたエネルギーを放散するために、第1スイッチT1及び第2スイッチT2 をオフし、第3スイッチT3 及び第4スイッチT4 をオンするフリーフロート期間から構成されている。 The details will be described later, but in order to dissipate the energy stored in the resonant circuit (ultrasonic transducer 215), the switching sequence turns off the first switch T1 and the second switch T2 , and turns off the third switch T3 and the second switch T2. It consists of a free float period in which four switches T4 are turned on.

ブリッジIC301は、ブリッジIC301内の組み込み部品が正常に動作しているかどうかを判定するために、ブリッジIC301を試験することができる試験コントローラ338を含んで構成される。テストコントローラ338は、TEST DATA、TEST CLK、TEST LOAD端子に結合されており、ブリッジIC301にデータを送り込み、ブリッジIC301の動作をテストする外部制御装置に接続することができるようになっている。また、ブリッジIC301は、TST PAD端子を介してブリッジIC301内のデジタル通信バスをテストすることができるTEST BUSを構成している。 Bridge IC 301 is configured to include a test controller 338 that can test bridge IC 301 to determine whether embedded components within bridge IC 301 are operating properly. The test controller 338 DATA, TEST CLK, TEST It is coupled to the LOAD terminal so that it can be connected to an external control device that sends data to the bridge IC 301 and tests the operation of the bridge IC 301. In addition, the bridge IC301 is TST It constitutes a TEST BUS that can test the digital communication bus within the bridge IC 301 via the PAD terminal.

ブリッジIC301は、ブリッジIC301の起動動作を制御するパワーオンリセット回路(POR)339を含んで構成される。POR339は、電源電圧が所定範囲内にある場合にのみ、ブリッジIC301が正常に起動するようにする。電源電圧が所定の範囲外である場合、例えば電源電圧が高すぎる場合、POR339は、電源電圧が所定の範囲内に入るまでブリッジIC301の起動を遅延させる。 The bridge IC 301 is configured to include a power-on reset circuit (POR) 339 that controls the startup operation of the bridge IC 301. The POR 339 allows the bridge IC 301 to start up normally only when the power supply voltage is within a predetermined range. If the power supply voltage is outside the predetermined range, for example if the power supply voltage is too high, the POR 339 delays activation of the bridge IC 301 until the power supply voltage is within the predetermined range.

ブリッジIC301は、ブリッジIC301の他のサブシステムが使用するための正確な基準電圧を提供する基準ブロック(BG)340を含んで構成される。 Bridge IC 301 is configured to include a reference block (BG) 340 that provides accurate reference voltages for use by other subsystems of bridge IC 301.

ブリッジIC301は、電流センサ335などのブリッジIC301内の電力スイッチング回路333及び/又は他のサブシステムに正確な電流を提供する電流基準341を構成する。 Bridge IC 301 constitutes a current reference 341 that provides accurate current to power switching circuitry 333 and/or other subsystems within bridge IC 301 such as current sensor 335.

温度センサ336は、ブリッジIC301のシリコンの温度を連続的に監視する。温度が所定の温度閾値を超えた場合、パワースイッチング回路333は自動的にスイッチオフされる。さらに、過熱を外部ホストに報告して、過熱事象が発生したことを外部ホストに知らせるようにしてもよい。 Temperature sensor 336 continuously monitors the temperature of the silicon of bridge IC 301. If the temperature exceeds a predetermined temperature threshold, the power switching circuit 333 is automatically switched off. Additionally, overheating may be reported to an external host to notify the external host that an overheating event has occurred.

デジタルステートマシン(FSM)337は、電力スイッチング回路333のためのタイミング信号を生成し、この例では、Hブリッジ334を制御するためのタイミング信号である。 Digital state machine (FSM) 337 generates timing signals for power switching circuit 333, in this example, for controlling H-bridge 334.

ブリッジIC301は、ブリッジIC301の様々なサブシステムからの信号を電圧及び電流基準340、341と比較し、ブリッジIC301のピンを介して基準出力信号を提供する比較器342、343から構成される。 Bridge IC 301 is comprised of comparators 342, 343 that compare signals from various subsystems of bridge IC 301 to voltage and current references 340, 341 and provide reference output signals via pins of bridge IC 301.

添付図面の図50を再び参照すると、この例のHブリッジ334は、Hブリッジ334の両側のNMOS電界効果トランジスタ(FET)スイッチの形態の4つのスイッチから構成される。Hブリッジ334は、Hブリッジ構成で接続される
4つのスイッチ又はトランジスタT1-T4からなり、各トランジスタT1-T4は、それぞれの論理入力A~Dによって駆動される。トランジスタT1-T4は、図50に図示されるように接続される2つの外部コンデンサCbを用いて内部で生成されるブートストラップ電圧によって駆動されるように構成される。
Referring again to FIG. 50 of the accompanying drawings, the H-bridge 334 in this example is comprised of four switches in the form of NMOS field effect transistor (FET) switches on either side of the H-bridge 334. H-bridge 334 consists of four switches or transistors T 1 -T 4 connected in an H-bridge configuration, each transistor T 1 -T 4 being driven by a respective logic input AD. Transistors T 1 -T 4 are configured to be driven by an internally generated bootstrap voltage using two external capacitors Cb connected as shown in FIG.

Hブリッジ334は、ブリッジIC301の各ピンに接続される各種電源の入出力を構成している。Hブリッジ334は、図50においてVBOOSTと表示された第1の電源端子を介して、昇圧コンバータ305から出力されるプログラマブル電圧VBOOSTを受け取る。Hブリッジ334は、図50においてVSS_Pと表示された第2の電源端子を構成する。 The H bridge 334 configures input/output of various power supplies connected to each pin of the bridge IC 301. H-bridge 334 receives programmable voltage VBOOST output from boost converter 305 via a first power supply terminal labeled VBOOST in FIG. H-bridge 334 constitutes a second power supply terminal labeled VSS_P in FIG.

Hブリッジ334は、Hブリッジ334から出力される交流駆動信号が超音波トランスデューサ215を駆動できるように、超音波トランスデューサ215のそれぞれの端子に接続するように構成された出力OUTP、OUTNを構成する。 H-bridge 334 configures outputs OUTP, OUTN configured to connect to respective terminals of ultrasound transducer 215 such that the AC drive signal output from H-bridge 334 can drive ultrasound transducer 215.

4つのスイッチ又はトランジスタT1-T4の切り替えは、論理入力A~Dを介したデジタル状態マシン337からの切り替え信号により制御される。図50は4つのトランジスタT1-T4を示しているが、他の例では、Hブリッジ334は、Hブリッジの機能を実現するために、より多くのトランジスタ又は他のスイッチング部品を組み込んでいることを理解されたい。 The switching of the four switches or transistors T 1 -T 4 is controlled by switching signals from the digital state machine 337 via logic inputs AD. Although FIG. 50 shows four transistors T 1 -T 4 , in other examples, H-bridge 334 incorporates more transistors or other switching components to achieve the functionality of an H-bridge. I hope you understand that.

この例では、Hブリッジ334は、超音波トランスデューサ215を駆動してミストを最適に発生させるのに十分な電力を有する交流駆動信号を供給するために、22W~50Wのスイッチング電力で動作する。この例のHブリッジ334がスイッチングする電圧は±15Vであるが、他の例では±20Vである。 In this example, H-bridge 334 operates with switching power between 22W and 50W to provide an AC drive signal with sufficient power to drive ultrasound transducer 215 to optimally generate mist. The voltage at which H-bridge 334 switches in this example is ±15V, but in other examples it is ±20V.

この例では、Hブリッジ334は、3MHzから5MHz、又は最大105MHzの周波数でスイッチングする。これは、IC市場で入手可能な従来の集積回路Hブリッジと比較して、高いスイッチング速度である。例えば、現在IC市場で入手可能な従来の集積回路Hブリッジは、最大周波数がわずか2MHzで動作するように構成されている。本明細書で説明するブリッジIC301は別として、IC市場で入手可能な従来の集積回路Hブリッジは、最大105MHzどころか、最大5MHzの周波数で22V~50Vの電力で動作可能なものは存在しない。 In this example, H-bridge 334 switches at a frequency of 3 MHz to 5 MHz, or up to 105 MHz. This is a high switching speed compared to conventional integrated circuit H-bridges available on the IC market. For example, conventional integrated circuit H-bridges currently available on the IC market are configured to operate at a maximum frequency of only 2 MHz. Apart from the bridge IC 301 described herein, no conventional integrated circuit H-bridge available on the IC market is capable of operating from 22V to 50V power at frequencies up to 5MHz, let alone up to 105MHz.

次に添付図面の図51を参照して、電流センサ335は、図50に示すように、
Hブリッジ334のそれぞれのハイサイド及びローサイドと直列に接続される正及び負の電流感知抵抗RshuntP、RshuntNから構成される。電流感知抵抗RshuntP、RshuntNは、この例では、0.1 Ω.の低値抵抗である。電流センサ335は、第1の電流センサ抵抗RshuntPを横切る電圧降下を測定する第1のオペアンプ344の形態の第1の電圧センサと、第2の電流センサ抵抗RshuntNを横切る電圧降下を測定する第2のオペアンプ345の形態の第2の電圧センサから構成されている。この例では、各オペアンプ344、345の利得は2V/Vである。各オペアンプ344、345の出力は、この例では、1mA/Vである。電流センサ335は、プルダウン抵抗Rcsからなり、この例では、2kΩである。オペアンプ344、345の出力は、信号CSoutの過渡現象を除去するローパスフィルタ346を通過した出力CSoutを提供する。ローパスフィルタ346の出力Voutは、電流センサ335の出力信号である。
Next, referring to FIG. 51 of the accompanying drawings, the current sensor 335, as shown in FIG.
It consists of positive and negative current sensing resistors RshuntP, RshuntN connected in series with the respective high and low sides of H-bridge 334. The current sensing resistors RshuntP, RshuntN are 0.1 Ω. It is a low value resistance. Current sensor 335 includes a first voltage sensor in the form of a first operational amplifier 344 that measures the voltage drop across the first current sensor resistor RshuntP, and a second voltage sensor that measures the voltage drop across the second current sensor resistor RshuntN. a second voltage sensor in the form of an operational amplifier 345. In this example, the gain of each operational amplifier 344, 345 is 2V/V. The output of each operational amplifier 344, 345 is 1 mA/V in this example. Current sensor 335 consists of a pull-down resistor R cs , which in this example is 2 kΩ. The outputs of the operational amplifiers 344, 345 provide an output CSout that has been passed through a low pass filter 346 that removes transients in the signal CSout. The output Vout of the low-pass filter 346 is the output signal of the current sensor 335.

このようにして、電流センサ335は、Hブリッジ334を通り、それぞれ超音波トランスデューサ215を通って流れる交流電流を測定する。電流センサ335は、交流電流を、接地に対する等価なRMS出力電圧(Vout)に変換する。Hブリッジ334は、最大5MHz又はいくつかの例では最大105MHzの周波数で動作させることができるので、電流センサ335は、高帯域幅能力を有する。電流センサ335の出力Voutは、超音波トランスデューサ215を流れる測定された交流実効電流に相当する正の電圧を報告する。電流センサ335の出力電圧Voutは、この例では、ブリッジIC301内の制御回路にフィードバックされ、Hブリッジ334を流れる電流、ひいてはトランスデューサ215を流れる電流が所定の閾値を超えた場合に、ブリッジIC301がHブリッジ334を停止することを可能にする。さらに、過電流閾値イベントは、ブリッジIC301がブリッジIC301のOVC TRIGGピンを介して過電流イベントを報告できるように、ブリッジIC301の第1のコンパレータ342に報告される。 In this manner, current sensor 335 measures alternating current flowing through H-bridge 334 and through ultrasound transducer 215, respectively. Current sensor 335 converts the alternating current to an equivalent RMS output voltage (Vout) with respect to ground. Current sensor 335 has high bandwidth capability because H-bridge 334 can operate at frequencies up to 5 MHz or in some examples up to 105 MHz. The output of current sensor 335, Vout, reports a positive voltage corresponding to the measured AC effective current flowing through ultrasound transducer 215. In this example, the output voltage Vout of the current sensor 335 is fed back to the control circuit within the bridge IC 301, and when the current flowing through the H bridge 334 and, by extension, the current flowing through the transducer 215 exceeds a predetermined threshold, the bridge IC 301 becomes H. Allows bridge 334 to be stopped. Furthermore, an overcurrent threshold event occurs when the bridge IC 301 The overcurrent event is reported to the first comparator 342 of the bridge IC 301 so that it can be reported via the TRIGG pin.

次に添付図面の図52を参照して、Hブリッジ334の制御について、超音波トランスデューサ215の等価圧電モデルを参照しながらも説明する。 Next, with reference to FIG. 52 of the accompanying drawings, control of the H-bridge 334 will be described with reference to an equivalent piezoelectric model of the ultrasonic transducer 215.

図52のV_outで示されるように、Hブリッジ334の出力OUTP、OUTNにわたって正の電圧を発生させるために(矢印の方向に注意)、入力A~Dを介したトランジスタT1-T4のスイッチングシーケンスは次のとおりである:
1. 超音波トランスデューサ215を横切る正の出力電圧:A-オン、B-オフ、C-オフ、D-オン
2. 正の出力電圧からゼロへの移行: A-オフ、B-オフ、C-オフ、D-オン。この遷移の間、Aのスイッチングエラー又は遅延がある場合、A及びCに流れる電流を最小化又は回避することにより、電力損失を最小化又は回避するために、Cが最初にスイッチオフされる。
3. 出力電圧ゼロ:A-OFF、B-OFF、C-ON、D-ON。この出力電圧ゼロのフェーズでは、Hブリッジ334の出力OUTP、OUTNの端子は、オンのままのC、Dスイッチにより接地される。これにより、超音波トランスデューサの等価回路のコンデンサが蓄えたエネルギーが散逸し、超音波トランスデューサに印加されるスイッチング波形電圧の電圧オーバーシュートが最小化される。
4. 出力電圧ゼロからマイナスへの遷移A-OFF、B-OFF、C-ON、D-OFF。
5. 超音波トランスデューサ215を横切る負の出力電圧:A-OFF、B-ON、C-ON、D-OFF。
Switching of transistors T 1 -T 4 through inputs AD to generate a positive voltage across the outputs OUTP, OUTN of the H-bridge 334 (note the direction of the arrows), as indicated by V_out in FIG. The sequence is:
1. Positive output voltage across ultrasound transducer 215: A-on, B-off, C-off, D-on 2. Transition from positive output voltage to zero: A-off, B-off, C-off, D-on. During this transition, if there is a switching error or delay in A, C is switched off first to minimize or avoid power loss by minimizing or avoiding current flowing through A and C.
3. Output voltage zero: A-OFF, B-OFF, C-ON, D-ON. In this phase of zero output voltage, the output terminals OUTP and OUTN of the H bridge 334 are grounded by the C and D switches that remain on. This dissipates the energy stored in the capacitor of the equivalent circuit of the ultrasonic transducer and minimizes the voltage overshoot of the switching waveform voltage applied to the ultrasonic transducer.
4. Transition from zero to negative output voltage A-OFF, B-OFF, C-ON, D-OFF.
5. Negative output voltages across ultrasound transducer 215: A-OFF, B-ON, C-ON, D-OFF.

最大5MHz、あるいは最大105MHzの高周波数では、スイッチングシーケンスの各部分の時間が非常に短く、ナノ秒又はピコ秒のオーダーであることが理解されるであろう。例えば、スイッチング周波数が6MHzの場合、スイッチングシーケンスの各部分は約80ナノ秒で発生する。 It will be appreciated that at high frequencies, up to 5 MHz, or even up to 105 MHz, the duration of each part of the switching sequence is very short, on the order of nanoseconds or picoseconds. For example, if the switching frequency is 6 MHz, each portion of the switching sequence occurs in approximately 80 nanoseconds.

上記スイッチングシーケンスによるHブリッジ334の出力電圧OUTP、OUTNを示すグラフが添付図面の図53に示されている。スイッチングシーケンスのゼロ出力電圧部分は、超音波トランスデューサ215によって蓄積されたエネルギー(例えば、超音波トランスデューサの等価回路のコンデンサによって蓄積されたエネルギー)に対応するために含まれている。これにより、上述したように、超音波トランスデューサに印加されるスイッチング波形電圧の電圧オーバーシュートを最小限に抑えることができるので、超音波トランスデューサにおける不要な電力散逸や加熱を最小限に抑えることができる。 A graph showing the output voltages OUTP and OUTN of the H-bridge 334 according to the above switching sequence is shown in FIG. 53 of the accompanying drawings. A zero output voltage portion of the switching sequence is included to accommodate energy stored by the ultrasound transducer 215 (eg, energy stored by a capacitor in the ultrasound transducer's equivalent circuit). This minimizes voltage overshoot of the switching waveform voltage applied to the ultrasonic transducer, as described above, thereby minimizing unnecessary power dissipation and heating in the ultrasonic transducer. .

また、電圧のオーバーシュートを最小化又は除去することにより、ブリッジIC301内のトランジスタが定格電圧を超える電圧を受けることを防止し、トランジスタが損傷するリスクを低減することができる。さらに、電圧オーバーシュートの最小化又は除去は、ブリッジIC301が、本明細書に記載の電流感知フィードバックループの破壊を最小化する方法で、超音波トランスデューサを正確に駆動することを可能にする。その結果、ブリッジIC301は、最大5MHz、あるいは最大105MHzの高い周波数で、22W~50W、あるいは70Wという高い電力で超音波トランスデューサを駆動することができる。 Further, by minimizing or eliminating voltage overshoot, it is possible to prevent the transistors in the bridge IC 301 from receiving a voltage exceeding the rated voltage, thereby reducing the risk of damage to the transistors. Additionally, minimizing or eliminating voltage overshoot allows bridge IC 301 to accurately drive ultrasound transducers in a manner that minimizes disruption of the current sensing feedback loops described herein. As a result, the bridge IC 301 can drive the ultrasonic transducer at a high frequency of up to 5 MHz or up to 105 MHz and with a power as high as 22 W to 50 W or 70 W.

この例のブリッジIC301は、PMIC300によって制御され、本書において強制モードとネイティブ周波数モードと呼ばれる2つの異なるモードで動作するように構成されている。これら2つの動作モードは、既存のブリッジICよりも新規なものである。特に、ネイティブ周波数モードは、従来の装置と比較して、超音波トランスデューサの駆動の精度及び効率において実質的な利点を提供する主要な革新である。 Bridge IC 301 in this example is controlled by PMIC 300 and is configured to operate in two different modes, referred to herein as forced mode and native frequency mode. These two modes of operation are newer than existing bridge ICs. In particular, native frequency mode is a major innovation that offers substantial advantages in the accuracy and efficiency of driving ultrasound transducers compared to conventional devices.

強制周波数モード(FFM)
強制周波数モードでは、Hブリッジ334は上記の順序で制御されますが、使用者が選択可能な周波数で制御される。結果として、HブリッジトランジスタT1-T4は、超音波トランスデューサ215の固有の共振周波数とは無関係に強制的に制御され、超音波トランスデューサ215にわたる出力電圧を切り換える。したがって、強制周波数モードでは、Hブリッジ334は、共振周波数f1を有する超音波トランスデューサ215を異なる周波数f2で駆動することができる。
Forced frequency mode (FFM)
In forced frequency mode, the H-bridge 334 is controlled in the order described above, but at a user-selectable frequency. As a result, H-bridge transistors T 1 -T 4 are forced to control and switch the output voltage across ultrasound transducer 215 independently of the natural resonant frequency of ultrasound transducer 215. Therefore, in forced frequency mode, the H-bridge 334 can drive the ultrasound transducer 215 with a resonant frequency f1 at a different frequency f2.

超音波トランスデューサをその共振周波数とは異なる周波数で駆動することは、異なる用途に動作を適合させるために適切である場合があります。例えば、共振周波数からわずかにずれた周波数で超音波トランスデューサを駆動することが適切である場合がある(トランスデューサの機械的損傷を防止するための機械的理由による)。あるいは、超音波トランスデューサを低い周波数で駆動することが適切であるかもしれないが、超音波トランスデューサは、そのサイズのために、異なる固有の共振周波数を有する。 Driving an ultrasound transducer at a frequency different from its resonant frequency may be appropriate to adapt its operation to different applications. For example, it may be appropriate to drive the ultrasound transducer at a frequency slightly offset from the resonant frequency (for mechanical reasons to prevent mechanical damage to the transducer). Alternatively, it may be appropriate to drive the ultrasound transducer at a lower frequency, but the ultrasound transducer has a different natural resonant frequency due to its size.

ドライバ装置202は、特定のアプリケーション又は特定の超音波トランスデューサに対するドライバ装置202の構成に対応して、超音波トランスデューサ215を強制周波数モードで駆動するようにブリッジIC301を制御する。例えば、ドライバ装置202は、ミスト吸入器200が、使用者に送達するための薬剤を含む特定の粘度の液体からミストを生成するような特定の用途に使用されている場合、強制周波数モードで動作するように構成されてもよい。 Driver device 202 controls bridge IC 301 to drive ultrasound transducer 215 in a forced frequency mode, responsive to the particular application or configuration of driver device 202 for a particular ultrasound transducer. For example, the driver device 202 operates in a forced frequency mode when the mist inhaler 200 is used for a particular application, such as generating a mist from a liquid of a particular viscosity containing a drug for delivery to a user. It may be configured to do so.

ネイティブ周波数モード(NFM)
以下のネイティブ周波数モードの動作は重要な開発であり、現在IC市場で入手可能な従来の超音波ドライバと比較して、精度と効率の改善における利点を提供するものである。
Native frequency mode (NFM)
The following native frequency mode of operation is an important development, offering advantages in improved accuracy and efficiency compared to conventional ultrasonic drivers currently available on the IC market.

ネイティブ周波数モードの動作は、上述と同じスイッチングシーケンスに従うが、シーケンスのゼロ出力部分のタイミングは、強制周波数モード動作における電流スパイクに起因して発生し得る問題を最小化又は回避するように調整される。これらの電流スパイクは、超音波トランスデューサ215にかかる電圧がその反対側の電圧極性に切り替わるときに発生する。圧電結晶からなる超音波トランスデューサは、並列接続されたコンデンサを組み込んだ電気的等価回路を有する(例えば、図52のピエゾモデルを参照のこと)。超音波トランスデューサを横切る電圧が正の電圧から負の電圧にハードスイッチされる場合、高いdV/dtのために、コンデンサに蓄えられたエネルギーが消散する際に大きな電流の流れがあり得る。 Native frequency mode operation follows the same switching sequence as described above, but the timing of the zero output portion of the sequence is adjusted to minimize or avoid problems that can occur due to current spikes in forced frequency mode operation. . These current spikes occur when the voltage across ultrasound transducer 215 switches to its opposite voltage polarity. Ultrasonic transducers made of piezoelectric crystals have an electrical equivalent circuit that incorporates capacitors connected in parallel (see, for example, the piezo model in Figure 52). If the voltage across the ultrasound transducer is hard switched from a positive voltage to a negative voltage, due to the high dV/dt, there can be a large current flow as the energy stored in the capacitor is dissipated.

ネイティブ周波数モードは、超音波トランスデューサ215にかかる電圧を正電圧から負電圧にハードスイッチすることを回避する(逆もまた然りである)。その代わりに、反転電圧を印加する前に、超音波トランスデューサ215(圧電結晶)は、フリーフロート期間の間、その端子にわたってゼロ電圧を印加した状態でフリーフロート状態にされる。PMIC300は、ブリッジ334が、フリーフロート期間中に超音波トランスデューサ215の内部に流れる電流(圧電結晶内に蓄積されたエネルギーによる)が超音波トランスデューサ215の端子間の電圧を反転させるように、ブリッジIC301の駆動周波数を設定する。 Native frequency mode avoids hard switching the voltage across ultrasound transducer 215 from a positive voltage to a negative voltage (and vice versa). Instead, prior to applying the inversion voltage, the ultrasound transducer 215 (piezoelectric crystal) is allowed to free float with zero voltage applied across its terminals for a free float period. The PMIC 300 connects the bridge IC 301 so that the current flowing inside the ultrasound transducer 215 (due to the energy stored in the piezoelectric crystal) during the free float period reverses the voltage across the terminals of the ultrasound transducer 215. Set the drive frequency.

その結果、Hブリッジ334が超音波トランスデューサ215の端子に負の電圧を印加するとき、超音波トランスデューサ215(等価回路のコンデンサ)は既に逆充電されており、高いdV/dtが存在しないため電流スパイクは生じない。 As a result, when the H-bridge 334 applies a negative voltage to the terminals of the ultrasonic transducer 215, the ultrasonic transducer 215 (the capacitor in the equivalent circuit) is already reverse charged and there is no high dV/dt, resulting in a current spike. does not occur.

しかしながら、超音波トランスデューサ215が最初に作動したときに、超音波トランスデューサ215(圧電結晶)内の電荷が蓄積されるのに時間がかかることは理解されたい。したがって、超音波トランスデューサ215内のエネルギーがフリーフロート期間中に電圧を反転させるという理想的な状況は、超音波トランスデューサ215内の発振が電荷を蓄積した後にのみ発生する。これに対応するために、ブリッジIC301が超音波トランスデューサ215を初めて起動するとき、PMIC300は、Hブリッジ334を介して超音波トランスデューサ215に供給される電力を低い値である第1の値(例えば、5V)に制御する。次いで、PMIC300は、超音波トランスデューサ215内に蓄積されたエネルギーを構築するために、超音波トランスデューサ215にHブリッジ334を介して供給される電力を、ある期間にわたって第1の値よりも高い第2の値(例えば15V)まで増加させるように制御する。超音波トランスデューサ215内部の電流が十分に発達するまで、この発振のランプの間にも電流スパイクが発生する。しかしながら、起動時に低い第1の電圧を使用することによって、それらの電流スパイクは十分に低く保たれ、超音波トランスデューサ215の動作への影響を最小限に抑えることができる。 However, it should be appreciated that when the ultrasound transducer 215 is first activated, it takes time for the charge within the ultrasound transducer 215 (piezoelectric crystal) to build up. Therefore, the ideal situation in which the energy within the ultrasound transducer 215 reverses voltage during the free float period occurs only after the oscillations within the ultrasound transducer 215 have accumulated charge. To accommodate this, when the bridge IC 301 activates the ultrasound transducer 215 for the first time, the PMIC 300 reduces the power supplied to the ultrasound transducer 215 via the H-bridge 334 to a first value that is a low value (e.g. 5V). PMIC 300 then increases the power supplied to ultrasound transducer 215 via H-bridge 334 to a second value higher than the first value for a period of time to build up the energy stored within ultrasound transducer 215. (for example, 15V). Current spikes also occur during this ramp of oscillation until the current within the ultrasound transducer 215 is sufficiently developed. However, by using a low first voltage during startup, those current spikes can be kept low enough to minimize their impact on the operation of the ultrasound transducer 215.

ネイティブ周波数モードを実現するために、ドライバ装置202は、発振器315の周波数と、Hブリッジ334から出力される交流駆動信号のデューティサイクル(ターンオン時間とフリーフロート時間の比)を高精度に制御する。この例では、ドライバ装置202は、超音波トランスデューサ215の端子における電圧反転を可能な限り正確にし、電流スパイクを最小化又は回避するように、発振器周波数及びデューティサイクルを調節するための3つの制御ループを実行する。制御ループを用いた発振器及びデューティサイクルの正確な制御は、IC超音波ドライバの分野において重要な進歩である。 In order to realize the native frequency mode, the driver device 202 controls the frequency of the oscillator 315 and the duty cycle (ratio of turn-on time to free float time) of the AC drive signal output from the H-bridge 334 with high precision. In this example, the driver device 202 includes three control loops for adjusting the oscillator frequency and duty cycle to make the voltage reversal at the terminals of the ultrasound transducer 215 as accurate as possible and to minimize or avoid current spikes. Execute. Precise control of the oscillator and duty cycle using a control loop is an important advance in the field of IC ultrasonic drivers.

ネイティブ周波数モードの動作中、電流センサ335は、フリーフロート期間中に超音波トランスデューサ215(共振回路)を流れる電流を感知する。デジタル状態マシン337は、電流センサ335がフリーフロート期間中に超音波トランスデューサ215(共振回路)を流れる電流がゼロであることを感知すると、第1スイッチT1又は第2スイッチT2 のいずれかをオンにするようにタイミング信号を適合させる。 During native frequency mode operation, current sensor 335 senses the current flowing through ultrasound transducer 215 (resonant circuit) during the free float period. The digital state machine 337 switches either the first switch T 1 or the second switch T 2 when the current sensor 335 senses that the current flowing through the ultrasound transducer 215 (resonant circuit) is zero during the free float period. Adapt the timing signal to turn on.

添付図面の図54は、発振器電圧波形347(V(osc))と、Hブリッジ334の左側ハイスイッチT1のターンオン及びターンオフによるスイッチング波形348と、Hブリッジ334の右側ハイスイッチT2のターンオン及びターンオフによるスイッチング波形349とを示している。フリーフロート期間350の間、Hブリッジ334のハイスイッチ、T1、T2は共にオフされる(フリーフロート相)。フリーフロート期間350の期間は、フリーフロート制御電圧351(Vphioff)の大きさによって制御される。 FIG. 54 of the accompanying drawings shows the oscillator voltage waveform 347 (V(osc)), the switching waveform 348 due to the turn-on and turn-off of the left high switch T 1 of the H-bridge 334, and the turn-on and turn-off of the right high switch T 2 of the H-bridge 334. A switching waveform 349 due to turn-off is shown. During the free-float period 350, the high switches of H-bridge 334, T 1 and T 2 , are both turned off (free-float phase). The duration of the free float period 350 is controlled by the magnitude of the free float control voltage 351 (Vphioff).

添付図面の図55は、超音波トランスデューサ215の第1の端子における電圧波形352(超音波トランスデューサ215の第2の端子では電圧波形が反転している)と、超音波トランスデューサ215を流れるピエゾ電流353とを示している。ピエゾ電流353は、(ほぼ)理想的な正弦波波形を表している(強制周波数モードやIC市場のどのブリッジでも、これは決して不可能である)。 FIG. 55 of the accompanying drawings shows the voltage waveform 352 at the first terminal of the ultrasonic transducer 215 (the voltage waveform is inverted at the second terminal of the ultrasonic transducer 215) and the piezoelectric current 353 flowing through the ultrasonic transducer 215. It shows. The piezo current 353 represents a (nearly) ideal sinusoidal waveform (this is never possible in forced frequency mode or in any bridge on the IC market).

ピエゾ電流353の正弦波がゼロになる前に、Hブリッジ334の左側のハイスイッチT1はオフされる(ここでは、ピエゾ電流353が約6AのときにスイッチT1がオフされる)。超音波トランスデューサ215(ピエゾ等価回路のコンデンサ)に蓄えられたエネルギーにより超音波トランスデューサ215内を流れる残りのピエゾ電流353は、フリーフロート期間350の電圧反転の役割を果たす。ピエゾ電流353は、フリーフロート期間350の間にゼロに減衰し、それ以降は負の電流の流れ領域へ移行する。超音波トランスデューサ215の端子電圧は、電源電圧(この場合19V)から2V以下に低下し、ピエゾ電流353がゼロになると低下が停止する。これは、電流スパイクを最小化又は回避するために、Hブリッジ334のローサイドスイッチT3をオンにするのに最適なタイミングである。 Before the sine wave of the piezo current 353 reaches zero, the high switch T 1 on the left side of the H-bridge 334 is turned off (here, the switch T 1 is turned off when the piezo current 353 is about 6 A). The remaining piezoelectric current 353 flowing through the ultrasonic transducer 215 due to the energy stored in the ultrasonic transducer 215 (piezo equivalent circuit capacitor) serves as voltage reversal during the free float period 350. The piezo current 353 decays to zero during the free float period 350, after which it transitions into a negative current flow regime. The terminal voltage of the ultrasonic transducer 215 decreases from the power supply voltage (19V in this case) to 2V or less, and stops decreasing when the piezoelectric current 353 becomes zero. This is the optimal time to turn on the low side switch T 3 of H-bridge 334 to minimize or avoid current spikes.

上述の強制周波数モードと比較して、ネイティブ周波数モードは少なくとも3つの利点を有する。
1. パッケージキャパシタのハードスイッチングに関連する電流スパイクが大幅に減少するか、又は完全に回避される。
2. ハードスイッチングによる電力損失がほとんどない。
3. 周波数制御は制御ループで行い、圧電トランスデューサの共振周波数(圧電トランスデューサの固有共振周波数)に近づけることができる。
Compared to the forced frequency mode described above, the native frequency mode has at least three advantages.
1. Current spikes associated with hard switching of package capacitors are significantly reduced or completely avoided.
2. There is almost no power loss due to hard switching.
3. Frequency control is performed by a control loop and can be brought close to the resonant frequency of the piezoelectric transducer (the natural resonant frequency of the piezoelectric transducer).

制御ループによる周波数調節の場合(上記の利点3)、PMIC300は、ブリッジIC301を制御して、圧電トランスデューサの共振以上の周波数で超音波トランスデューサ215を駆動することから開始する。その後、PMIC300は、起動中に交流駆動信号の周波数が減衰/減少するようにブリッジIC301を制御する。周波数が圧電トランスデューサの共振周波数に近づくと、圧電電流は急速に発達/増加する。ピエゾ電流が所望の電圧反転を引き起こすのに十分な高さになると、PMIC300によって周波数の減衰/減少が停止される。その後、PMIC300の制御ループは、交流駆動信号の周波数及びデューティサイクルの調節を引き継ぐ。 For frequency regulation by control loop (advantage 3 above), PMIC 300 starts by controlling bridge IC 301 to drive ultrasound transducer 215 at a frequency above the resonance of the piezoelectric transducer. Thereafter, the PMIC 300 controls the bridge IC 301 so that the frequency of the AC drive signal is attenuated/reduced during startup. When the frequency approaches the resonant frequency of the piezoelectric transducer, the piezoelectric current develops/increases rapidly. Once the piezo current is high enough to cause the desired voltage reversal, the frequency attenuation/reduction is stopped by the PMIC 300. The PMIC 300 control loop then takes over adjusting the frequency and duty cycle of the AC drive signal.

強制周波数モードでは、超音波トランスデューサ215に供給される電力は、デューティサイクル及び/又は周波数シフトを通じて、及び/又は供給電圧を変化させることによって制御される。しかしながら、この例では、ネイティブ周波数モードにおいて、超音波トランスデューサ215に供給される電力は、供給電圧を通じてのみ制御される。 In forced frequency mode, the power supplied to the ultrasound transducer 215 is controlled through duty cycle and/or frequency shifting and/or by varying the supply voltage. However, in this example, in native frequency mode, the power supplied to ultrasound transducer 215 is controlled only through the supply voltage.

この例では、ドライバ装置の動作のセットアップフェーズにおいて、ブリッジIC301は、第1のスイッチT1 及び第2のスイッチT2 がオフにされ、第3のスイッチT3 及び第4のスイッチT4 がオンにされたときに、超音波トランスデューサ215(共振回路)を流れる電流がゼロになるまでの時間の長さを測定するよう構成される。そして、ブリッジIC301は、フリーフロート期間の時間の長さを、測定した時間の長さと等しくなるように設定する。 In this example, in the setup phase of the operation of the driver device, the bridge IC 301 is configured such that the first switch T 1 and the second switch T 2 are turned off, and the third switch T 3 and the fourth switch T 4 are turned on . is configured to measure the length of time until the current flowing through the ultrasonic transducer 215 (resonant circuit) becomes zero when Then, the bridge IC 301 sets the length of the free float period to be equal to the measured length of time.

ここで添付図面の図56を参照すると、この例のPMIC300とブリッジIC301は、コンパニオンチップセットとして一緒に動作するように設計されている。PMIC300とブリッジIC301は、互いに通信するために電気的に接続されている。PMIC300とブリッジIC301は、互いに通信するために電気的に接続されている。この例では、PMIC300とブリッジIC301との間には、以下の2つのカテゴリーの通信を可能にする相互接続が存在する。 Referring now to FIG. 56 of the accompanying drawings, PMIC 300 and bridge IC 301 in this example are designed to operate together as a companion chipset. PMIC 300 and bridge IC 301 are electrically connected to communicate with each other. PMIC 300 and bridge IC 301 are electrically connected to communicate with each other. In this example, there is an interconnect between PMIC 300 and bridge IC 301 that enables two categories of communication:

1. 制御信号
2. フィードバック信号
PMIC300のPHASE_A端子とPHASE_B端子とブリッジIC301との接続は、Hブリッジ334を駆動するPWM変調された制御信号を伝送するものである。PMIC300のEN_BR端子とブリッジIC301との接続は、Hブリッジ334の起動のトリガーとなるEN_BR制御信号を伝達する。PHASE_A、PHASE_B、EN_BR制御信号の間のタイミングは重要であり、PMIC300のデジタルブリッジ制御によって処理される。
1. Control signal 2. Feedback Signal The connection between the PHASE_A terminal and PHASE_B terminal of the PMIC 300 and the bridge IC 301 is for transmitting a PWM modulated control signal that drives the H bridge 334. The connection between the EN_BR terminal of the PMIC 300 and the bridge IC 301 transmits an EN_BR control signal that triggers activation of the H bridge 334. The timing between the PHASE_A, PHASE_B, EN_BR control signals is important and is handled by the PMIC 300's digital bridge control.

PMIC300のCS、OC、OT端子とブリッジIC301の接続は、CS(電流感知)、OC(過電流)、OT(過熱)フィードバック信号をブリッジIC301からPMIC300に戻す。最も注目すべきは、CS(電流感知)フィードバック信号が、ブリッジIC301の電流センサ335によって測定される超音波トランスデューサ215を流れるrms電流に相当する電圧からなることである。 Connections between the CS, OC, and OT terminals of the PMIC 300 and the bridge IC 301 return CS (current sensing), OC (overcurrent), and OT (overtemperature) feedback signals from the bridge IC 301 to the PMIC 300. Most notably, the CS (current sense) feedback signal consists of a voltage corresponding to the rms current flowing through the ultrasound transducer 215 as measured by the current sensor 335 of the bridge IC 301.

OC(過電流)及びOT(過温)フィードバック信号は、過電流又は過電圧のいずれかの事象がブリッジIC301によって検出されたことを示すデジタル信号である。この例では、過電流及び過温度の閾値は、外部抵抗で設定される。あるいは、PMIC300からの2つのDACチャネルVDAC0、VDAC1のうちの1つからブリッジIC301のOC_REF端子に渡される信号に応答して、閾値を動的に設定することも可能である。 The OC (over current) and OT (over temperature) feedback signals are digital signals that indicate that either an over current or over voltage event has been detected by bridge IC 301. In this example, overcurrent and overtemperature thresholds are set with external resistors. Alternatively, it is also possible to dynamically set the threshold in response to a signal passed from one of the two DAC channels VDAC0, VDAC1 from the PMIC 300 to the OC_REF terminal of the bridge IC 301.

この例では、PMIC300とブリッジIC301の設計により、これら2つの集積回路のピンを互いに直接接続することができるので(例えばPCB上の銅トラックを介して)、PMIC300とブリッジIC301の間の信号の通信に最小限の遅れしか生じないようにすることが可能である。これにより、一般的にデジタル通信バスを介した信号によって制御されるIC市場における従来のブリッジと比較して、大幅な速度上の利点が得られる。例えば、標準的なI2Cバスは、わずか400kHzでクロックされ、これは、本開示の例の最大5MHzの高クロック速度でサンプリングされたデータを通信するには遅すぎる。 In this example, the design of PMIC 300 and bridge IC 301 allows the pins of these two integrated circuits to be connected directly to each other (e.g., via copper tracks on the PCB), thus allowing the communication of signals between PMIC 300 and bridge IC 301. It is possible to ensure that only minimal delays occur. This provides a significant speed advantage compared to conventional bridges in the IC market, which are typically controlled by signals over a digital communication bus. For example, a standard I2C bus is clocked at only 400 kHz, which is too slow to communicate sampled data at the high clock speeds of up to 5 MHz of the examples of this disclosure.

以上、本開示の例をマイクロチップのハードウェアに関連して説明したが、本開示の他の例は、各マイクロチップのコンポーネント及びサブシステムを操作して本明細書に記載の機能を実行する方法からなることが理解されよう。例えば、強制周波数モード又はネイティブ周波数モードのいずれかでPMIC300及びブリッジIC301を動作させる方法である。 Although examples of the present disclosure have been described in connection with microchip hardware, other examples of the present disclosure operate on the components and subsystems of each microchip to perform the functions described herein. It will be understood that it consists of a method. For example, the PMIC 300 and bridge IC 301 may be operated in either forced frequency mode or native frequency mode.

次に添付図面の図57を参照すると、OTP IC 242は、パワーオンリセット回路(POR)354、バンドギャップリファレンス(BG)355、キャップレスロードロップアウトレギュレータ(LDO)356、通信(例えばI2C )インターフェース357、ワンタイムプログラマブルメモリバンク(eFuse)358、発振器359及び汎用入出力インターフェース360から構成される。また、OTP IC 242は、暗号認証器を含むデジタルコア361から構成される。この例では、暗号認証器は、ECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)を用いて、OTP IC 242内に格納されたデータ及びOTP IC 242と送受信されるデータの暗号化/復号化を行っている。 Referring now to FIG. 57 of the accompanying drawings, the OTP IC 242 includes a power-on reset circuit (POR) 354, a bandgap reference (BG) 355, a capless low dropout regulator (LDO) 356, and a communication (e.g., I2C) interface. 357, a one-time programmable memory bank (eFuse) 358, an oscillator 359, and a general purpose input/output interface 360. The OTP IC 242 also includes a digital core 361 including a cryptographic authenticator. In this example, the cryptographic authenticator uses ECDSA (Elliptic Curve Digital Signature Algorithm) to encrypt/decrypt data stored in the OTP IC 242 and data transmitted to and received from the OTP IC 242.

POR354は、電源電圧が所定の範囲内である場合にのみ、OTP IC242が正常に起動するようにするものである。電源電圧が所定範囲外の場合、POR354は、OTP IC242をリセットし、電源電圧が所定範囲内に入るまで待機する。 The POR 354 ensures that the OTP IC 242 starts up normally only when the power supply voltage is within a predetermined range. If the power supply voltage is outside the predetermined range, the POR 354 resets the OTP IC 242 and waits until the power supply voltage is within the predetermined range.

BG355は、LDO356と発振器359に正確な基準電圧と電流を供給する。LDO356は、デジタルコア361、通信インタフェース357、eFuseメモリバンク358に供給する。 BG 355 provides accurate reference voltage and current to LDO 356 and oscillator 359. LDO 356 supplies digital core 361, communication interface 357, and eFuse memory bank 358.

OTP IC 242は、少なくとも以下のモードで動作するように構成されている:
ヒューズプログラミング(Fusing):ヒューズプログラミング(ワンタイムプログラマブルメモリのプログラミング)中、eFuseメモリバンク358内の関連ヒューズを焼くために高電流が必要とされる。このモードでは、調節ループの利得と帯域幅を維持するために、より高いバイアス電流が供給される。
OTP IC 242 is configured to operate in at least the following modes:
Fuse Programming: During fuse programming (programming of one-time programmable memory), high current is required to burn the associated fuses in the eFuse memory bank 358. In this mode, a higher bias current is provided to maintain the gain and bandwidth of the regulation loop.

ヒューズの読み取り:このモードでは、eFuseメモリバンク358内のヒューズ読み取りを維持するために、中程度の電流が必要とされる。このモードは、OTP IC 242の起動時に実行され、ヒューズの内容をシャドウレジスタに転送する。このモードでは、レギュレーションループのゲインと帯域幅は、ヒューズモードよりも低い値に設定される。 Read Fuse: In this mode, a moderate current is required to maintain a read fuse within the eFuse memory bank 358. This mode is executed upon power-up of the OTP IC 242 and transfers the contents of the fuse to the shadow register. In this mode, the regulation loop gain and bandwidth are set to lower values than in fuse mode.

通常動作:このモードでは、LDO356は非常に低いバイアス電流の状態で駆動され、OTP IC242を低電力で動作させるため、OTP IC242の消費電力をできるだけ少なくすることができる。 Normal operation: In this mode, the LDO 356 is driven with a very low bias current, allowing the OTP IC 242 to operate at low power, thereby minimizing the power consumption of the OTP IC 242.

発振器359は、テスト(SCAN Test)時、定着時、及び通常動作時に、デジタルコア/エンジン361に必要なクロックを供給する。発振器359は、定着モード中の厳しいタイミング要件に対処するためにトリミングされる。 The oscillator 359 supplies necessary clocks to the digital core/engine 361 during a test (SCAN test), during fixing, and during normal operation. Oscillator 359 is trimmed to accommodate tight timing requirements during fusing mode.

この例では、通信インタフェース357は、I2C規格のFM+仕様に準拠しているが、スローモードとファストモードにも準拠している。OTP IC 242は、通信インタフェース357を使用して、ドライバ装置202(ホスト)とデータ及び鍵の交換のための通信を行う。 In this example, the communication interface 357 complies with the FM+ specification of the I2C standard, but also complies with slow mode and fast mode. The OTP IC 242 uses the communication interface 357 to communicate with the driver device 202 (host) for exchanging data and keys.

デジタルコア361は、OTP IC 242の制御機能及び通信機能を実装している。デジタルコア361の暗号認証器は、OTP IC 242がドライバ装置202との間で(例えばECDSA暗号化メッセージを用いて)自己認証を行い、OTP IC 242が本物であること、OTP IC 242がドライバ装置202(又は他の製品)との接続を許可されたことを保証することを可能にするものである。 Digital core 361 implements the control and communication functions of OTP IC 242. The cryptographic authenticator of the digital core 361 determines that the OTP IC 242 performs self-authentication with the driver device 202 (for example, using an ECDSA encrypted message), that the OTP IC 242 is genuine, and that the OTP IC 242 is the driver device. 202 (or other products).

添付図面の図58を参照して、OTP IC 242は、ホスト(例えばドライバ装置202)で使用するために、OTP IC 242を認証するために、以下のPKI手順を実行する:
1. 署名者公開鍵の検証:ホスト は製造者公開鍵と証明書を要求する。ホスト は証明書を認証局公開鍵で検証する。
2. デバイス公開鍵の検証:検証が成功した場合、ホストはデバイス公開鍵と証明書を要求する。ホストは、製造業公開鍵を用いて証明書を検証する。
3. チャレンジ-レスポンス:検証が成功した場合、ホストは乱数チャレンジを作成し、それをデバイスに送信する。最終製品は、デバイスの秘密鍵で乱数チャレンジに署名する。
4. 署名はデバイスの公開鍵を用いて検証するためにホストに送り返される。
Referring to FIG. 58 of the accompanying drawings, OTP IC 242 performs the following PKI procedures to authenticate OTP IC 242 for use with a host (e.g., driver device 202):
1. Verification of signer public key: The host requests the manufacturer public key and certificate. The host verifies the certificate with the certificate authority's public key.
2. Verification of device public key: If verification is successful, the host requests the device public key and certificate. The host verifies the certificate using the manufacturing public key.
3. Challenge-Response: If the verification is successful, the host creates a random number challenge and sends it to the device. The final product signs the random number challenge with the device's private key.
4. The signature is sent back to the host for verification using the device's public key.

認証手順のすべてのステップが成功裏に完了した場合、信頼の連鎖は信頼の根まで検証され、OTP IC 242 はホストで使用するために正しく認証されたことになる。しかし、認証手順のいずれかのステップが失敗した場合、OTP IC 242 はホストとの使用のために認証されず、OTP IC 242 を組み込んだデバイスの使用は制限又は阻止される。 If all steps of the authentication procedure are successfully completed, the chain of trust has been verified to the root of trust, and the OTP IC 242 has been successfully authenticated for use with the host. However, if any step of the authentication procedure fails, the OTP IC 242 is not authenticated for use with the host and use of the device incorporating the OTP IC 242 is restricted or prevented.

ドライバ装置は、電池からの電圧を所定の周波数の交流駆動信号に変換して超音波トランスデューサを駆動するための交流ドライバで構成される。 The driver device is configured with an AC driver that converts voltage from the battery into an AC drive signal of a predetermined frequency to drive the ultrasonic transducer.

ドライバ装置は、超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるときに超音波トランスデューサ(上述)によって使用される有効電力を監視するための有効電力監視配置を構成する。有効電力監視配置は、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を示す監視信号を提供する。 The driver device constitutes a real power monitoring arrangement for monitoring the real power used by the ultrasonic transducer (described above) when the ultrasonic transducer is driven by an alternating current drive signal. The active power monitoring arrangement provides a monitoring signal indicative of the active power used by the ultrasound transducer.

ドライバ装置内のプロセッサは、交流ドライバを制御し、有効電力監視配置から監視信号駆動を受信する。 A processor within the driver device controls the AC driver and receives supervisory signal drive from the active power monitoring arrangement.

ドライバ装置のメモリは、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する:
A. 交流ドライバを制御して、所定のスイープ周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力させる
B. 監視信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を計算する
C. 交流ドライバを制御して交流駆動信号を変調し、超音波トランスデューサが使用する有効電力を最大化する
D. 超音波トランスデューサによって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
E. 所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加又は減少するように、各反復でスイープ周波数が増加又は減少しながら、ステップA~Dを所定の回数だけ繰り返す
F. メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
G. 交流ドライバを制御して、最適な周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、超音波トランスデューサを駆動して液体を霧化させる。
The memory of the driver device stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
A. Controlling the AC driver to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at a predetermined sweep frequency B. C. Calculate the active power being used by the ultrasound transducer based on the monitoring signal. Control the AC driver to modulate the AC drive signal to maximize the active power used by the ultrasound transducer D. E. Storing in memory a record of the maximum active power used by the ultrasound transducer and the sweep frequency of the AC drive signal. Repeat steps AD a predetermined number of times, with each iteration increasing or decreasing the sweep frequency such that after a predetermined number of iterations, the sweep frequency increases or decreases from the sweep start frequency to the sweep end frequency.F. G. Determine from the records stored in memory the optimal frequency of the AC drive signal, which is the sweep frequency of the AC drive signal at which maximum active power is used by the ultrasound transducer. The AC driver is controlled to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at an optimal frequency to drive the ultrasonic transducer and atomize the liquid.

いくつかの例では、アクティブ電力監視配置は、超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流感知配置を備え、アクティブ電力監視配置は、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。 In some examples, the active power monitoring arrangement comprises a current sensing arrangement for sensing a drive current of an alternating current drive signal driving the ultrasound transducer, and the active power monitoring arrangement comprises a monitoring signal indicative of the sensed drive current. I will provide a.

いくつかの例では、電流感知配置は、感知された駆動電流をプロセッサによって処理するためのデジタル信号に変換するアナログ-デジタル変換器を備える。 In some examples, the current sensing arrangement includes an analog-to-digital converter that converts the sensed drive current into a digital signal for processing by the processor.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が2900kHzのスイープ開始周波数から2960kHzのスイープ終了周波数まで増加する上記のステップA~Dを繰り返すように命令することを記憶している。 In some examples, the memory, when executed by the processor, instructs the processor to repeat steps A-D above in which the sweep frequency increases from a sweep start frequency of 2900 kHz to a sweep end frequency of 2960 kHz. I remember.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、スイープ周波数が2900kHzのスイープ開始周波数から3100kHzのスイープ終了周波数まで増加する上記のステップA~Dを繰り返すように命令することを記憶している。 In some examples, the memory, when executed by the processor, instructs the processor to repeat steps A-D above in which the sweep frequency increases from a sweep start frequency of 2900 kHz to a sweep end frequency of 3100 kHz. I remember.

いくつかの例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに:ステップGにおいて、最適周波数から所定のシフト量だけシフトされた周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力するように交流ドライバを制御させる命令を格納する。 In some examples, the memory, when executed by the processor, causes the processor to: in step G, output an AC drive signal to the ultrasound transducer at a frequency shifted by a predetermined shift amount from the optimal frequency; Stores instructions to control.

いくつかの例では、所定のシフト量は、最適な周波数の1~10%の間である。 In some examples, the predetermined shift amount is between 1 and 10% of the optimal frequency.

2. コントロール&インフォメーション (CI) 部
制御・情報部は、データ保存用の外部EEPROM、使用者表示用のLED、気流検出用の圧力センサ、エアロゾル化部の常時監視・管理用のBluetooth Low Energy(BLE)対応マイクロコントローラで構成されている。
2. Control & Information (CI) Department
The control/information section consists of an external EEPROM for data storage, an LED for user display, a pressure sensor for detecting airflow, and a Bluetooth Low Energy (BLE) compatible microcontroller for constant monitoring and management of the aerosolization section. There is.

本装置に使用されている圧力センサは、2つの目的を兼ねている。1つ目の目的は、音波エンジンの不要な偶発的な始動(超音波トランスデューサの駆動)を防止することである。この機能はデバイスの処理配置に実装されているが、低消費電力に最適化されており、真の吸入と呼ばれるものを正確に検出し分類するために、温度や周囲の圧力などの環境パラメータを内部補正と基準設定により常に測定している。 The pressure sensor used in this device serves two purposes. The first purpose is to prevent unnecessary and accidental starting of the sonic engine (activation of the ultrasonic transducer). This feature is implemented in the device's processing arrangement, which is optimized for low power consumption and incorporates environmental parameters such as temperature and ambient pressure to accurately detect and classify what is called a true inhalation. Constant measurement is performed using internal correction and reference settings.

市場にある他のすべてのミスト吸入器とは異なり、このソリューションはマイクロコントローラの強みを生かし、1つのセンサのみを使用することを可能にしている。 Unlike all other mist inhalers on the market, this solution takes advantage of the microcontroller's strengths, making it possible to use only one sensor.

圧力センサの第二の目的は、正確な吸入量測定のために使用者の吸入時間を正確に監視できるだけでなく、適切な処方と健康状態の監視のために医療現場で重要な情報である使用者の吸入の強さを判断できるようにすることである。全体として、我々はすべての吸入の圧力プロファイルを完全に吸入することができ、エアロゾル化の最適化と医療データの動作理解の両方のために吸入の終わりを予測することができる。 The second purpose of the pressure sensor is that it can not only accurately monitor the user's inhalation time for accurate inhalation volume measurement, but also is an important information in medical settings for proper prescribing and monitoring of health conditions. The aim is to enable people to judge the strength of their inhalation. Overall, we can fully inhale the pressure profile of every inhalation and be able to predict the end of inhalation for both aerosolization optimization and operational understanding of medical data.

これは、BluetoothTM Low Energy(BLE)マイクロコントローラを使用することで可能となった。これにより、極めて正確な吸入時間、最適化されたエアロゾル化、安全なミストを保証する多数のパラメータの監視、非純正のeリキッドやエアロゾルチャンバの使用防止、過熱のリスクに対するデバイスとオーバーミストに対する使用者の保護の両方を、市場の他の製品とは異なり一度に実現することが可能になった。 This was made possible using a Bluetooth Low Energy (BLE) microcontroller. This allows for extremely precise inhalation times, optimized aerosolization, monitoring of numerous parameters to ensure safe misting, prevention of the use of non-genuine e-liquids and aerosol chambers, use of devices against the risk of overheating and over-misting. Unlike other products on the market, it is now possible to achieve both personal protection and personal protection at once.

BLEマイクロコントローラを使用することで、無線アップデートが可能になり、匿名化されたデータ収集とPZTモデリング用のトレーニング済みAIに基づいて、改善されたソフトウェアを使用者に継続的に提供できる。 The use of a BLE microcontroller enables over-the-air updates to continuously provide users with improved software based on anonymized data collection and trained AI for PZT modeling.

3. パワーマネージメント (PM) 部
パワーマネージメント部は、3.7V LiPoバッテリーから制御・情報部に電力を供給するLDO(Low Dropout Regulator)、内蔵LiPoバッテリーに高い保護と充電を行うBMS(Battery Management System)のパスで構成されている。
3. Power Management (PM) Department The power management department is responsible for the LDO (Low Dropout Regulator), which supplies power to the control/information section from a 3.7V LiPo battery, and the BMS (Battery Management System), which provides high protection and charging for the built-in LiPo battery. It consists of a path.

このように一体化したコンパクトなデバイスでありながら、超音波照射部への高い電力供給と制御・情報部への安定した電力供給を実現するために、このセクションの部品は慎重かつ徹底的に選定されている。 The components in this section were carefully and thoroughly selected in order to achieve a high power supply to the ultrasonic irradiation section and a stable power supply to the control/information section despite being an integrated and compact device. has been done.

実際、3.7Vのリポバッテリーからエアロゾル化部に高電力を供給する場合、動作中の電源電圧の変動が大きい。低ドロップアウトレギュレーターがなければ、バッテリー電圧がこのセクションのコンポーネントの最小定格より0.3Vも低い電圧まで低下したときに、制御・情報セクションに必須の安定した電源を供給することができず、そのためLDOはここで重要な役割を果たす。このため、LDOは重要な役割を担っている。CI部の損失は、機器全体の機能を停止させる。 In fact, when supplying high power to the aerosolization unit from a 3.7V lipo battery, the power supply voltage fluctuates significantly during operation. Without a low dropout regulator, it would not be possible to provide the necessary stable power to the control and information section when the battery voltage drops to 0.3V below the minimum rating of the components in this section. LDOs play an important role here. For this reason, LDOs play an important role. Loss of the CI section causes the entire device to stop functioning.

このため、部品を慎重に選択することで、デバイスの高い信頼性を確保するだけでなく、厳しい条件下での動作や充電間隔の延長を可能にしているのである。 Therefore, careful selection of components not only ensures high reliability of the device, but also allows it to operate under harsh conditions and extend the time between charges.

制御されたエアロゾル化
この装置は、医療用処方箋と日常的な顧客使用のための正確で信頼できる安全なエアロゾル化ソリューションであるため、制御された信頼できるエアロゾル化を提供しなければならない。
これは、次のようにいくつかのセクションに分けることができる内部メソッドによって実行される。
Controlled Aerosolization This device must provide controlled and reliable aerosolization to be an accurate, reliable and safe aerosolization solution for medical prescriptions and daily customer use.
This is performed by internal methods that can be divided into several sections as follows.

1.超音波処理
最適なエアロゾル化を実現するために、超音波トランスデューサ(PZT)は最も効率的な方法で振動させる必要がある。
1. Ultrasonication To achieve optimal aerosolization, the ultrasonic transducer (PZT) must be vibrated in the most efficient manner.

周波数
圧電セラミックスの電気機械的特性から、部品は共振周波数で最も効率が高くなる。しかし、PZTを長時間共振させ続けると、部品が破損し、エアロゾルチャンバが使用できなくなることが避けられない。
Frequency Due to the electromechanical properties of piezoelectric ceramics, the component is most efficient at its resonant frequency. However, if PZT continues to resonate for a long time, parts will inevitably break and the aerosol chamber will become unusable.

また、圧電材料を使用する際の重要なポイントとして、製造時のばらつきと、温度や寿命によるばらつきがある。 Furthermore, important points when using piezoelectric materials include variations during manufacturing and variations due to temperature and life.

1um以下の液滴を生成するためにPZTを3MHzで共振させるには、吸入のたびに、装置で使用するすべてのエアロゾルチャンバ内で特定のPZTの「スイートスポット」を探し、ターゲットするための適応的な方法が必要である。 To make the PZT resonate at 3 MHz to produce sub-1 um droplets, adaptations are required to locate and target a specific PZT "sweet spot" within all aerosol chambers used in the device for each inhalation. A method is needed.

スイープ
吸入のたびに「スイートスポット」を特定する必要があるため、また使いすぎのため、PZTの温度は社内のダブルスイープ方式で変化している。
Sweeps Because of the need to identify the "sweet spot" for each inhalation, and because of overuse, PZT's temperature is varied using an in-house double sweep method.

最初のスイープは、装置が特定のエアロゾル・チャンバで、すべての熱放散が起こり、PZTが「デフォルト温度」まで冷却するのに十分と考えられる時間使用されていないときに使用される。この手順は、コールドスタートとも呼ばれる。この手順の間、PZTは必要なエアロゾルを生成するためにブーストが必要である。これは、広範な研究と実験を考慮し、共振点をカバーする2900kHzから2960kHzの間の周波数の小さなサブセットのみを通過することで達成される。 The first sweep is used when the device has not been used in a particular aerosol chamber for a time that is considered sufficient for all heat dissipation to occur and for the PZT to cool to the "default temperature." This procedure is also called a cold start. During this procedure, the PZT requires a boost to generate the necessary aerosol. This is achieved by taking into account extensive research and experimentation and passing only a small subset of frequencies between 2900kHz and 2960kHz that cover the resonance point.

この範囲内の各周波数は、音波エンジンが作動し、PZTを通過する電流が積極的に監視され、アナログ-デジタル変換器(ADC)を介してマイクロコントローラによって保存され、PZTが使用する電力を正確に差し引くことができるように電流に変換される。 Each frequency within this range causes the sonic engine to fire and the current passing through the PZT to be actively monitored and stored by the microcontroller via an analog-to-digital converter (ADC) to accurately determine the power used by the PZT. is converted into an electric current so that it can be subtracted.

これにより、周波数に関するPZTのコールドプロファイルが得られ、吸入中に使用される周波数は、最も電流を使用するもの、つまり最も低いインピーダンスの周波数となる。 This provides a cold profile of the PZT with respect to frequency, and the frequency used during inhalation is the one that uses the most current, ie the one with the lowest impedance.

2回目のスイープは、その後の吸入中に行われ、温度と変形に関するPZTプロファイルの修正により、2900kHzから3100kHzの間の全周波数範囲をカバーする。このホットプロファイルは、適用するシフトを決定するために使用される。 A second sweep is performed during a subsequent inhalation, covering the entire frequency range between 2900 kHz and 3100 kHz by modifying the PZT profile with respect to temperature and deformation. This hot profile is used to determine the shifts to apply.

シフト
エアロゾル化が最適でなければならないため、低温吸入時にはシフトは使用されず、PZTは共振周波数で振動することになる。これは、短時間で繰り返さない限り起こりえず、そうでなければPZTは必然的に壊れる。
Shift Because aerosolization must be optimal, no shift is used during cold inhalation and the PZT will oscillate at a resonant frequency. This cannot happen unless repeated in a short period of time, otherwise the PZT will inevitably fail.

しかし、シフトは、低インピーダンス周波数をターゲットとする方法として、ほとんどの吸入時に使用され、故障から保護しながらPZTの準最適な動作を実現する。 However, shifting is used during most inhalations as a way to target low impedance frequencies, achieving suboptimal operation of the PZT while protecting against failure.

吸入中にホットプロファイルとコールドプロファイルが保存されるので、マイクロコントローラは、スイープ中にPZTを流れる電流の測定値にしたがって適切なシフト周波数を選択し、安全な機械的動作を保証することができる。 Since the hot and cold profiles are stored during inhalation, the microcontroller can select the appropriate shift frequency according to the measurement of the current flowing through the PZT during the sweep, ensuring safe mechanical operation.

圧電部品は、二重共鳴/反共鳴周波数の外側と内側とでは挙動が異なるため、シフトする方向の選択が重要である。PZTは誘導性であり、容量性ではないので、選択するシフトは常に共振周波数と反共振周波数で定義されるこの範囲であるべきである。 The selection of the direction of shift is important because the piezoelectric component behaves differently outside and inside the double resonance/antiresonance frequency. Since PZT is inductive and not capacitive, the shift selected should always be in this range defined by the resonant and anti-resonant frequencies.

最後に、最低インピーダンスに近いが共振から十分離れるように、シフトの割合は10%以下に維持される。 Finally, the shift percentage is kept below 10% so that it is close to the lowest impedance but well away from resonance.

調整
PZTの本質的な性質により、吸入は毎回異なる。ピエゾ素子以外にも、エアロゾルチャンバ内に残っているeリキッドの量、ガーゼのウィッキング状態、デバイスのバッテリーレベルなど、数多くのパラメータが吸入の結果に影響を及ぼす。
Adjustments Due to the essential nature of PZT, each inhalation will be different. In addition to the piezo element, numerous parameters influence the outcome of the inhalation, such as the amount of e-liquid remaining in the aerosol chamber, the wicking condition of the gauze, and the battery level of the device.

このため、エアロゾルチャンバ内のPZTが使用する電流を常時監視し、マイクロコントローラが周波数やデューティーサイクルなどのパラメータを常に調整することで、エアロゾルチャンバにあらかじめ定義された範囲内で最も安定した電力を供給し、最も最適な安全エアロゾル化に関する研究及び実験結果に基づいている。 For this reason, the current used by the PZT in the aerosol chamber is constantly monitored, and the microcontroller constantly adjusts parameters such as frequency and duty cycle to provide the most stable power within a predefined range to the aerosol chamber. and is based on the most optimal and safe aerosolization research and experimental results.

バッテリー監視
15Vの交流電圧を供給し、PZT内部の電流を2.5A程度に維持するために、バッテリーからの電流は7~8A程度に達し、バッテリー電圧の低下を招く。一般的なリポバッテリーでは、6秒を超える吸入の間、この過酷なリソースを維持することはできない。
Battery Monitoring In order to supply an AC voltage of 15V and maintain the current inside the PZT at about 2.5A, the current from the battery reaches about 7 to 8A, causing a drop in battery voltage. Typical lipo batteries cannot sustain this demanding resource for more than 6 seconds of inhalation.

そこで、PZTの最大許容電流の50%以上である約11Aを処理できるカスタムリポバッテリーを開発し、コンパクトで一体型のポータブルデバイスとしてシンプルに使えるようにした。 Therefore, we developed a custom lipo battery that can handle approximately 11A, which is more than 50% of the maximum allowable current of PZT, and made it simple to use as a compact, integrated portable device.

超音波発生部を作動させると電池の電圧が低下し、大きく変動するため、マイクロコントローラはエアロゾルチャンバ内のPZTが使用する電力を常に監視し、適切かつ安全なエアロゾル発生を保証している。 Because the battery voltage drops and fluctuates significantly when the ultrasound generator is activated, the microcontroller constantly monitors the power used by the PZT in the aerosol chamber to ensure proper and safe aerosol generation.

また、エアロゾル化の鍵は制御であるため、この装置はまず、装置の制御・情報部が常に機能し、超音波処理部の不利益となるような停止をしないことを保証している。 Additionally, since control is the key to aerosolization, this device first ensures that the control and information section of the device is always functional and does not stop to the detriment of the ultrasonic processing section.

このため、調整方法はリアルタイムのバッテリー残量を大きく考慮し、必要であれば、バッテリーを安全なレベルに維持するためにデューティーサイクルなどのパラメーターを変更し、ソニックエンジン始動前にバッテリー残量が少なくなった場合、制御・情報セクションが始動を阻止するようになっている。 For this reason, the adjustment method takes into account the real-time battery level to a large extent and, if necessary, changes parameters such as duty cycle to maintain the battery at a safe level and, if necessary, changes parameters such as the duty cycle to maintain the battery at a safe level. If this occurs, the control and information section will prevent the engine from starting.

パワーコントロール
エアロゾル化の鍵は制御であると言われるように、この装置で使われている方法は、PZTのプロファイル、PZT内部の電流、装置のバッテリーレベルを常に考慮したリアルタイムの多次元関数である。
Power Control It is said that control is the key to aerosolization, and the method used in this device is a real-time, multidimensional function that constantly takes into account the profile of the PZT, the current inside the PZT, and the battery level of the device. .

これらはすべて、最適な吸入を実現するために装置のあらゆる要素を監視・制御できるマイクロコントローラの使用によってのみ達成可能である。 All of this can only be achieved through the use of a microcontroller that can monitor and control every element of the device to achieve optimal inhalation.

1. 吸入制御
この装置はBNS(Broughton Nicotine Services)の報告書でも確認されている安全な装置だが、ミストの安全性とエアロゾルチャンバと装置両方の完全性を保証するために、各吸入を制御する必要がある。
1. Inhalation Control Although this device is a safe device as confirmed by the Broughton Nicotine Services (BNS) report, each inhalation must be controlled to ensure mist safety and the integrity of both the aerosol chamber and device. be.

吸入時間
e-liquidの加熱により発生する可能性のあるカルボニルなどの有害成分への曝露を低減するため、最大吸入時間を6秒に設定し、これらの成分への曝露を完全に抑えている。
Inhalation time To reduce exposure to harmful components such as carbonyls that can be generated by heating e-liquid, the maximum inhalation time is set to 6 seconds to completely limit exposure to these components.

インターバル
ピエゾ電気部品に依存しているため、吸入が停止すると超音波照射部が作動しないようになっている。2回の吸入の間の安全ディレイは、前の吸入の持続時間によって適応される。これにより、次の作動の前にガーゼが適切に吸引されるようになる。
Because it relies on interval piezoelectric components, the ultrasound irradiator will not operate when inhalation stops. The safety delay between two inhalations is adapted by the duration of the previous inhalation. This ensures that the gauze is properly suctioned before the next actuation.

この機能により、デバイスは安全に動作し、PZT素子を破損したり、使用者を有毒成分にさらすことなく、エアロゾル化をより最適な状態にすることができる。 This feature allows the device to operate safely and allows for more optimal aerosolization without damaging the PZT element or exposing the user to toxic components.

コネクティビティ(BLE)
デバイスの制御・情報部は、Bluetooth Low Energy対応マイクロコントローラによる無線通信システムで構成されている。無線通信システムは、デバイスのプロセッサと通信し、ドライバ装置とスマートフォンなどのコンピューティングデバイスとの間でデータを送受信するように構成されている。
Connectivity (BLE)
The control/information section of the device is comprised of a wireless communication system using a Bluetooth Low Energy compatible microcontroller. The wireless communication system is configured to communicate with the device's processor and to send and receive data between the driver device and a computing device, such as a smartphone.

Bluetooth Low Energyによるコンパニオン・モバイル・アプリケーションとの接続は、この通信に必要な電力が小さいため、Wi-Fi、従来のBluetooth、GSM、さらにはLTE-MやNB-IOTなどの従来の無線接続ソリューションと比較して、まったく使用しない場合でもデバイスを長期間にわたって機能させ続けることが可能である。 Bluetooth Low Energy connectivity with companion mobile applications is superior to traditional wireless connectivity solutions such as Wi-Fi, traditional Bluetooth, GSM, and even LTE-M and NB-IOT due to the low power required for this communication. It is possible to keep the device functioning for a long time even if it is not used at all.

最も重要なのは、この接続性によって、機能としてのOTPと、吸入の完全な制御と安全性が実現されることである。 Most importantly, this connectivity enables OTP as a function and complete control and safety of inhalation.

吸入の共振周波数から使用したもの、又は使用者によって作られた陰圧と持続時間に至るまで、あらゆるデータが保存され、さらなる分析と組み込みソフトウェアの改良のためにBLEを介して転送される。 All data, from the resonant frequency of the inhalation used or created by the user to the negative pressure and duration, is stored and transferred via BLE for further analysis and improvement of the embedded software.

さらに、これらの情報はすべて、医療プログラムにおいてデバイスが使用される際に、医師や使用者に吸入のプロセスに関するすべての情報を提供し、処方や使用状況をリアルタイムで追跡することができるため、極めて重要である。 Moreover, all this information is extremely useful when the device is used in a medical program, as it provides doctors and users with all information about the inhalation process and allows real-time tracking of prescriptions and usage. is important.

最後に、この接続性により、機器内部及び無線経由(OTA)で組み込みファームウェアの更新が可能になり、常に最新バージョンを迅速に展開できることが保証される。これにより、デバイスの拡張性が高まり、デバイスがメンテナンスされることが保証される。 Finally, this connectivity allows for embedded firmware updates within the device and over-the-air (OTA), ensuring that the latest version is always quickly deployed. This increases the scalability of the device and ensures that the device is maintained.

臨床目的でのデータ収集
パフ回数やパフ時間などの使用者データを収集し、使用者が1回のセッションで消費した治療量の総量を把握することができる。
Data collection for clinical purposes User data such as number of puffs and duration of puffs can be collected to determine the total amount of treatment consumed by the user in one session.

このデータは、医師の勧告に基づいて時間帯ごとの消費制限を設定するアルゴリズムによって解釈することができる。 This data can be interpreted by an algorithm that sets consumption limits by time of day based on physician recommendations.

これにより、医師や薬剤師によって管理され、エンド使用者が乱用できない治療用量の薬物を使用者に投与することができるようになる。 This allows the user to receive a therapeutic dose of the drug that is controlled by a physician or pharmacist and cannot be abused by the end user.

医師は、使用者にとって安全な管理された方法で、時間をかけて徐々に投与量を減らしていくことができる。 A physician can gradually reduce the dosage over time in a controlled manner that is safe for the user.

パフの限界
超音波キャビテーションのプロセスは、生成されたミスト中のニコチン濃度に大きな影響を与える。
Puff Limitations The process of ultrasonic cavitation has a significant impact on the nicotine concentration in the generated mist.

7秒以下のパフ時間というデバイスの制限は、電子ニコチンデリバリーシステムによって一般的に生成されるカルボニルの暴露を使用者に制限することになる。 The device limitation of a puff time of 7 seconds or less limits the user's exposure to carbonyls commonly produced by electronic nicotine delivery systems.

Broughton Nicotine Servicesの実験結果によると、使用者が7秒未満のパフを10回連続して行った後、カルボニルの総量は、ホルムアルデヒドが2.67μg/10パフ未満(平均:1.43μg/10パフ)、アセトアルデヒドが0.87μg/10パフ未満(平均:0.50μg/10パフ)、プロピオンアルデヒドが0.40μg/10パフ未満(平均:0.40μg/10パフ)、 クロトンアルデヒドが<0.16μg/10パフ(平均:0.16μg/10パフ)、ブチルアルデヒドが<0.19μg/10パフ(平均:0.17μg/10パフ)、ダイアセチルが<0.42μg/10パフ(平均:0.25μg/10パフ)で、アセチルプロピオニルは連続<7秒パフの排出では全く検出されなかった。 According to experimental results from Broughton Nicotine Services, after a user performs 10 consecutive puffs of less than 7 seconds, the total amount of carbonyl formaldehyde is less than 2.67 μg/10 puffs (average: 1.43 μg/10 puffs). ), acetaldehyde less than 0.87 μg/10 puffs (average: 0.50 μg/10 puffs), propionaldehyde less than 0.40 μg/10 puffs (average: 0.40 μg/10 puffs), crotonaldehyde <0.16 μg /10 puffs (average: 0.16 μg/10 puffs), butyraldehyde <0.19 μg/10 puffs (average: 0.17 μg/10 puffs), diacetyl <0.42 μg/10 puffs (average: 0. (25 μg/10 puffs), no acetylpropionyl was detected in consecutive <7 second puff expulsions.

電子タバコのエアロゾル化は、液体を直接加熱するのではなく、圧電ディスクの機械的作用によって達成されるため、電子タバコの個々の成分(プロピレングリコール、植物性グリセリン、香料成分など)はほとんどそのままで、従来の電子タバコで見られた高い割合でアクロレイン、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどの小さな有害成分に分解されない。 Aerosolization of e-cigarettes is achieved by the mechanical action of piezoelectric discs rather than by direct heating of the liquid, so the individual components of e-cigarettes (such as propylene glycol, vegetable glycerin, flavoring ingredients, etc.) remain largely intact. , it does not break down into smaller harmful components such as acrolein, acetaldehyde, and formaldehyde at the high rates found in traditional e-cigarettes.

超音波装置を使用している間の使用者のカルボニルへの曝露を制限するために、上記の結果が曝露の点で絶対的に最悪のシナリオとなるように、パフの長さが最大6秒に制限される。 To limit the user's exposure to carbonyls while using the ultrasound device, the puff length should be up to 6 seconds so that the above results are the absolute worst-case scenario in terms of exposure. limited to.

次に図59及び60を参照すると、エンドキャップ248がドライバ装置ハウジング246に取り付けられると、アルミニウムであるドライバ装置ハウジング246はファラデーケージとして機能し、装置がいかなる電磁波も放射するのを防止する。ドライバ装置ハウジング246を備えたデバイスは、電磁適合性(EMC)のテストを受けており、テストの結果、エミッションはデバイスの許容限界の半分以下であることが明らかになっている。EMC試験結果は、図61のグラフに示されている。 59 and 60, when the end cap 248 is attached to the driver device housing 246, the aluminum driver device housing 246 acts as a Faraday cage, preventing the device from emitting any electromagnetic radiation. The device with driver device housing 246 has been tested for electromagnetic compatibility (EMC), and testing has shown that emissions are less than half of the permissible limits for the device. The EMC test results are shown in the graph of FIG.

本開示の他の例のミスト吸入器は、上述したミスト発生装置200の要素のほとんど又は好ましくは全てからなるが、ドライバ装置202のメモリが、プロセッサによって実行されるとミスト吸入器に追加の機能を提供する命令を記憶することを備える。 Other examples of the mist inhaler of the present disclosure consist of most or preferably all of the elements of the mist generating device 200 described above, but the memory of the driver device 202, when executed by the processor, provides the mist inhaler with additional functionality. and storing instructions for providing.

一例では、ミスト吸入器200は、超音波トランスデューサ215を駆動する交流駆動信号のrms駆動電流を感知するための、上述の電流センサ335などの電流センサを組み込んだ有効電力モニタを具備している。アクティブパワーモニタは、上述したように、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する。 In one example, the mist inhaler 200 includes an active power monitor that incorporates a current sensor, such as current sensor 335 described above, to sense the rms drive current of the AC drive signal that drives the ultrasonic transducer 215. The active power monitor provides a monitoring signal indicative of sensed drive current, as described above.

この例の追加機能により、ミスト吸入器200は、超音波トランスデューサが作動している間、超音波トランスデューサの作動を監視することができる。ミスト吸入器200は、超音波トランスデューサが装置内の液体を霧化するためにどれだけ効果的に動作しているかを示す有効性値又は品質指数を計算する。装置は、有効性値を使用して、超音波トランスデューサの活性化の持続時間にわたって発生したミストの実際の量を計算する。 An additional feature in this example allows the mist inhaler 200 to monitor the operation of the ultrasound transducer while the ultrasound transducer is operating. The mist inhaler 200 calculates an effectiveness value or quality index that indicates how effectively the ultrasound transducer is working to atomize liquid within the device. The device uses the effectiveness value to calculate the actual amount of mist generated over the duration of activation of the ultrasound transducer.

ミストの実際の量が計算されると、装置は、液体中の治療薬の濃度に基づいて、ミスト中に存在した治療薬の実際の量、したがって、使用者によって吸入された治療薬の実際の量を計算するように構成される。使用者に送達される治療薬の正確な量を知ることは、ミスト吸入器が治療治療プログラムの一部として使用される場合に特に重要である。各吸入又はパフの間に使用者に送達される治療剤の正確な量を知ることは、各吸入又はパフが使用者に同じ量の治療剤を送達すると仮定して、単に吸入又はパフの数を数える従来の装置を使用する場合と比較して、治療治療プログラムをより正確かつ効果的に作動させることを可能にする。 Once the actual amount of mist is calculated, the device calculates, based on the concentration of therapeutic agent in the liquid, the actual amount of therapeutic agent that was present in the mist, and therefore the actual amount of therapeutic agent inhaled by the user. configured to calculate a quantity. Knowing the exact amount of therapeutic agent delivered to the user is particularly important when the mist inhaler is used as part of a therapeutic treatment program. Knowing the exact amount of therapeutic agent delivered to the user during each inhalation or puff is simply the number of inhalations or puffs, assuming each inhalation or puff delivers the same amount of therapeutic agent to the user. Allows therapeutic treatment programs to be operated more accurately and effectively compared to using conventional devices that count.

実際には、上記のように、超音波トランスデューサの動作に影響を与え、超音波トランスデューサによって生成されるミストの量、ひいては使用者に提供される治療薬の実際の量に影響を与える様々な要因が存在する。 In reality, as mentioned above, there are various factors that influence the operation of an ultrasound transducer and influence the amount of mist produced by the ultrasound transducer and thus the actual amount of therapeutic agent delivered to the user. exists.

例えば、電池の低充電が超音波トランスデューサを流れる電流を減少させるために、ミスト吸入器内の超音波トランスデューサが最適な方法で動作しない場合、デバイスが最適に動作する場合と比較して、より少ない量のミストが生成され、より少ない量の治療薬が使用者に提供されることになる。したがって、装置は、超音波トランスデューサが最適に動作している場合に許容されるパフの数と比較して、ある期間にわたって設定量の治療薬を使用者に送達するために、使用者に対してより多くのパフ数を許容することができる。これにより、使用者が吸うパフの数を単に数えて制限する装置の使用に依存する従来のプログラムと比較して、治療的治療プログラムをより効果的かつ正確に作動させることができる。 If the ultrasonic transducer in the mist inhaler does not operate in an optimal manner, for example because a low charge of the battery reduces the current flowing through the ultrasonic transducer, there will be less A smaller amount of mist will be generated and a smaller amount of therapeutic agent will be delivered to the user. Therefore, the device is designed to deliver a set amount of therapeutic agent to the user over a period of time compared to the number of puffs that would be allowed if the ultrasound transducer was operating optimally. A higher number of puffs can be tolerated. This allows therapeutic treatment programs to operate more effectively and accurately compared to conventional programs that rely on the use of devices that simply count and limit the number of puffs taken by the user.

次に、幾つかの例のミスト吸入器の構成及びそのミスト吸入器を用いたミスト生成方法について以下に詳細に説明する。 Next, configurations of some examples of mist inhalers and methods of generating mist using the mist inhalers will be described in detail below.

この例では、ミスト吸入器は、上述したミスト吸入器200の構成要素を組み込んでいるが、ドライバ装置202のメモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサにミスト発生装置200を第1の所定時間だけ起動させる命令をさらに記憶している。上述したように、ミスト発生装置は、ミスト発生装置200内の超音波トランスデューサ215を交流駆動信号で駆動して、超音波トランスデューサ215が毛細管要素222によって運ばれる液体を霧化することによって起動される。 In this example, the mist inhaler incorporates the components of the mist inhaler 200 described above, but the memory of the driver device 202, when executed by the processor, causes the processor to direct the mist generating device 200 for a first predetermined period of time. It also remembers the command to activate it. As mentioned above, the mist generator is activated by driving the ultrasonic transducer 215 within the mist generator 200 with an alternating current drive signal such that the ultrasonic transducer 215 atomizes the liquid carried by the capillary element 222. .

実行された命令は、プロセッサに、電流センサを用いて、第1の所定時間の間、定期的に超音波トランスデューサ215を流れる交流駆動信号の電流を感知し、定期的に測定された電流値をメモリに格納するようにさせる。 The executed instructions cause the processor to sense the current of the AC drive signal flowing through the ultrasonic transducer 215 periodically during a first predetermined period of time using a current sensor, and to detect the periodically measured current value. Cause it to be stored in memory.

実行された命令は、プロセッサに、メモリに格納された電流値を使用して効果値を計算させる。有効性値は、液体を霧化する際の超音波トランスデューサの動作の有効性を示すものである。 The executed instructions cause the processor to calculate the effect value using the current value stored in memory. The effectiveness value indicates the effectiveness of the ultrasonic transducer's operation in atomizing liquid.

一例では、実行された命令は、プロセッサに、この方程式を使用して有効性値を計算させる: In one example, the executed instruction causes the processor to calculate the validity value using this equation:

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号のデューティサイクルを第1の所定時間の間に周期的に測定させ、周期的に測定されたデューティサイクル値をメモリに記憶させる命令を格納する。そして、ミスト吸入器は、メモリに記憶された現在の値に基づいて、アナログ-デジタル変換器副効果値QAを修正する。その結果、この例のミスト吸入器は、装置が効果値を計算する際に、超音波トランスデューサ215の活性化を通して発生し得るデューティサイクルの変動を考慮に入れる。したがって、ミスト吸入器は、超音波トランスデューサが作動している間に生じ得る交流駆動信号のデューティサイクルの変動を考慮することによって、実際に発生するミストの量を正確に計算することができる。 In one example, the memory, when executed by the processor, causes the processor to periodically measure a duty cycle of an alternating current drive signal driving the ultrasound transducer during a first predetermined period of time; Stores instructions that cause cycle values to be stored in memory. The mist inhaler then modifies the analog-to-digital converter side effect value Q A based on the current value stored in memory. As a result, the mist inhaler of this example takes into account duty cycle variations that may occur through activation of the ultrasound transducer 215 when the device calculates the effectiveness value. Thus, the mist inhaler can accurately calculate the amount of mist actually produced by taking into account variations in the duty cycle of the AC drive signal that may occur while the ultrasonic transducer is operating.

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、第1の所定時間の間、ミスト発生装置に電力を供給しているバッテリの電圧を周期的に測定させ、周期的に測定されたバッテリ電圧値をメモリに記憶させる命令を格納する。そして、ミスト吸入器は、メモリに記憶された電池の電圧値に基づいて、アナログ-デジタル変換器の副効果値QAを修正する。その結果、この例のミスト吸入器は、装置が効果値を計算する際に、超音波トランスデューサ215の作動の間中発生する可能性のある電池電圧の変動を考慮に入れる。したがって、ミスト吸入器は、超音波トランスデューサが作動している間に発生する可能性のあるバッテリ電圧の変動を考慮して、実際に発生するミストの量を正確に計算することができる。 In one example, the memory, when executed by the processor, causes the processor to periodically measure a voltage of a battery powering the mist generator for a first predetermined period of time; Stores instructions to store battery voltage values in memory. The mist inhaler then modifies the side effect value Q A of the analog-to-digital converter based on the battery voltage value stored in the memory. As a result, the mist inhaler of this example takes into account variations in battery voltage that may occur during operation of the ultrasound transducer 215 when the device calculates the effectiveness value. The mist inhaler is therefore able to accurately calculate the amount of mist actually generated, taking into account battery voltage fluctuations that may occur while the ultrasonic transducer is operating.

有効性値は、ミスト吸入器によって、デバイスが最適に動作している場合に発生するであろうミストの最大量の値を比例的に減少させることによって、ミスト吸入器によって発生するミストの実際の量を計算するための重み付けとして使用される。 The effectiveness value measures the actual amount of mist produced by the mist inhaler by proportionally reducing the value of the maximum amount of mist that would be produced by the mist inhaler if the device was operating optimally. Used as a weight to calculate quantities.

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、超音波トランスデューサ215を駆動する交流駆動信号の周波数を第1の所定時間の間に周期的に測定させ、周期的に測定された周波数値をメモリに記憶させる命令を格納する。そして、装置は、上述したように、電流値に加えて、メモリに格納された周波数値を用いて効果値を計算する。 In one example, the memory, when executed by the processor, causes the processor to periodically measure the frequency of the alternating current drive signal driving the ultrasound transducer 215 during a first predetermined period of time; Stores instructions that store values in memory. The device then calculates the effect value using the frequency value stored in the memory in addition to the current value, as described above.

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、超音波トランスデューサ215が第1の所定の長さの継続時間にわたって最適に動作していた場合に発生するであろうミストの最大量の値を計算させる命令を格納する。一例では、ミストの最大量の値は、超音波トランスデューサが最適に動作していたときに発生するであろうミストの最大量を決定するモデリングに基づいて計算される。 In one example, the memory, when executed by the processor, causes the processor to store a maximum amount of mist that would have been generated if the ultrasonic transducer 215 was operating optimally for a first predetermined length of time. Stores instructions to calculate values. In one example, the maximum amount of mist value is calculated based on modeling that determines the maximum amount of mist that would occur when the ultrasound transducer was operating optimally.

ミストの最大量の値が計算されると、ミスト吸入器は、ミストの最大量の値を有効性値に基づいて比例的に減少させて、第1の所定の長さの時間の継続期間にわたって発生した実際のミスト量を決定することにより、実際のミスト量値を計算することができる。 Once the maximum amount of mist value is calculated, the mist inhaler proportionally reduces the maximum amount of mist value based on the efficacy value over a first predetermined length of time duration. By determining the actual amount of mist generated, the actual amount of mist value can be calculated.

実際のミスト量が算出されると、ミスト吸入器は、第1の所定長さの継続時間にわたって発生した実際のミスト量における治療薬の量を示す治療量値を算出することができる。そして、ミスト吸入器は、治療量値の記録をメモリに格納する。このようにして、ミスト吸入器は、各吸入又はパフにおいて使用者に供給された治療薬の実際の量を正確に記録することができる。 Once the actual mist volume is calculated, the mist inhaler can calculate a therapeutic volume value that represents the amount of therapeutic agent in the actual mist volume generated over a first predetermined length of time duration. The mist inhaler then stores a record of the therapeutic dose value in memory. In this way, the mist inhaler can accurately record the actual amount of therapeutic agent delivered to the user with each inhalation or puff.

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、有効性値に応答して第2の所定時間の長さを選択させる命令を格納する。この場合、第2の所定の長さは、超音波トランスデューサ215が使用者による第2の吸入又はパフの間に活性化される時間の長さである。一例では、第2の所定の長さの時間は、第1の所定の長さの時間と等しいが、有効性値にしたがって比例的に減少又は増加された時間である。例えば、有効性値が超音波トランスデューサ215が有効に動作していないことを示す場合、第2の所定の長さの時間の間に所望の量のミストが生成されるように、有効性値によって第2の所定の長さの時間が長くなるようにされる。 In one example, the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to select the second predetermined length of time in response to the validity value. In this case, the second predetermined length is the length of time that the ultrasound transducer 215 is activated during the second inhalation or puff by the user. In one example, the second predetermined length of time is equal to the first predetermined length of time, but proportionally decreased or increased according to the validity value. For example, if the effectiveness value indicates that the ultrasound transducer 215 is not operating effectively, the effectiveness value may cause the desired amount of mist to be generated during a second predetermined length of time. The second predetermined length of time is increased.

次の吸入になると、ミスト吸入器は、ミスト発生装置が第2の所定時間の間に所定量のミストを発生させるように、第2の所定時間の間、ミスト発生装置を作動させる。このようにして、ミスト吸入器は、ミスト吸入器の動作に影響を与える有効性値によって反映される様々なパラメータを考慮して、第2の所定時間の間に発生するミストの量を正確に制御する。 For the next inhalation, the mist inhaler operates the mist generator for a second predetermined time period such that the mist generator generates a predetermined amount of mist during the second predetermined time period. In this way, the mist inhaler accurately determines the amount of mist produced during the second predetermined time period, taking into account the various parameters reflected by the effectiveness value that influence the operation of the mist inhaler. Control.

一例では、メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサにミスト発生装置を複数の所定の長さの時間の間作動させる命令を格納する。例えば、ミスト発生装置は、使用者による複数の連続した吸入又はパフの間に作動される。 In one example, the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to operate the mist generator for a plurality of predetermined lengths of time. For example, the mist generating device is activated during multiple consecutive inhalations or puffs by the user.

ミスト吸入器は、複数の治療量値をメモリに記憶し、各治療量値は、所定の長さの時間のそれぞれの1つの継続時間にわたって生成されたミスト中の治療量の指標となる。一例では、ミスト吸入器は、所定の長さの時間の持続期間にわたって生成されたミスト中の治療薬の総量が所定の閾値以上である場合、所定の持続期間にわたってミスト発生装置のさらなる起動を阻止する。一例では、所定の持続時間は、1時間から24時間の範囲内の持続時間である。他の例では、所定の持続時間は、24時間又は12時間である。 The mist inhaler stores a plurality of therapeutic dose values in memory, each therapeutic dose value being indicative of a therapeutic dose in the mist produced over a respective one duration of a predetermined length of time. In one example, the mist inhaler prevents further activation of the mist generator for a predetermined duration if the total amount of therapeutic agent in the mist produced for a predetermined duration of time is greater than or equal to a predetermined threshold. do. In one example, the predetermined duration is a duration within the range of 1 hour to 24 hours. In other examples, the predetermined duration is 24 hours or 12 hours.

本開示のいくつかの例のミスト吸入器は、治療量値を示すデータをミスト発生装置からコンピューティング装置へ(例えば、BluetoothTM Low Energy通信を介して)送信し、コンピューティングデバイス(例えば、スマートフォン)のメモリに格納するように構成される。コンピューティングデバイス上で実行される実行可能なアプリケーションは、使用者に提供された治療薬の量を記録することができる。実行可能なアプリケーションは、ミスト吸入器の作動を制限して、ある期間にわたって使用者に送達される治療薬の量を制限するために、ミスト吸入器の作動を制御することも可能である。 Mist inhalers of some examples of the present disclosure transmit data indicative of therapeutic dose values from a mist generator to a computing device (e.g., via Bluetooth Low Energy communication) and to a computing device (e.g., a smartphone). ) is configured to be stored in memory. An executable application running on the computing device can record the amount of therapeutic agent provided to the user. The executable application may also control the operation of the mist inhaler to limit the operation of the mist inhaler to limit the amount of therapeutic agent delivered to the user over a period of time.

したがって、本開示のいくつかの例のミスト吸入器は、1日の間に消費される治療薬の量など、設定された時間枠の間に使用者が治療薬の設定量を消費したら、さらなる作動を防ぐように構成される。 Accordingly, the mist inhalers of some examples of the present disclosure provide additional information once a user has consumed a set amount of therapeutic agent during a set time frame, such as the amount of therapeutic agent consumed during a day. configured to prevent actuation.

超音波技術を含む上記の全ての用途は、最適な性能のために超音波処理の周波数を最適化する周波数コントローラによって達成される最適化から利益を得ることができる。 All of the above applications involving ultrasound technology can benefit from the optimization achieved by a frequency controller that optimizes the frequency of sonication for optimal performance.

本書の開示は、ニコチン送達のための使用に限定されないことが理解されよう。実際、いくつかの例では、ミスト吸入器は、ニコチンを含まない治療薬を含む液体を含む。いくつかの例は、様々な医療目的(例えば、疼痛緩和のためのCBDの送達、パフォーマンス向上のためのサプリメント、喘息患者のためのアルブテロール/サルブタモールなど)のために使用するように構成される。 It will be appreciated that the disclosure herein is not limited to use for nicotine delivery. Indeed, in some instances, the mist inhaler includes a liquid containing a nicotine-free therapeutic agent. Some examples are configured for use for various medical purposes (eg, delivery of CBD for pain relief, supplements for performance enhancement, albuterol/salbutamol for asthma patients, etc.).

本書に開示される装置は、任意の治療薬、薬剤、又は他の化合物と共に使用するためのものであり、薬剤又は化合物は、装置によるエアロゾル化のために装置の液体チャンバ内で液体で提供される。いくつかの例では、本書に開示されたデバイスは、以下を含むがこれらに限定されない治療薬、薬物、及び化合物と共に使用するためのものである: The devices disclosed herein are for use with any therapeutic agent, drug, or other compound, where the drug or compound is provided in a liquid within a liquid chamber of the device for aerosolization by the device. Ru. In some examples, the devices disclosed herein are for use with therapeutic agents, drugs, and compounds including, but not limited to:

呼吸器系
ブロコディレーター
オロダテロール
レバルブテロール
ベロデュアル(イプラトロピウム臭化物/フェノテロール)
コンビベント(臭化イプラトロピウム/サルブタモール)
Respiratory system
Brocodilator Olodaterol Levalbuterol Berodual (ipratropium bromide/fenoterol)
Combivent (ipratropium bromide/salbutamol)

抗炎症剤
ベタメタゾン
デキサメタゾン
メチルプレドニゾロン
ヒドロコルチゾン

粘液溶解剤
N-アセチルシステイン
Anti-inflammatory drugs Betamethasone Dexamethasone Methylprednisolone Hydrocortisone

Mucolytic agent N-acetylcysteine

肺高血圧症
シルデナフィル
タダラフィル
エポプロステノール
トレプロステニル
イロプロスト
Pulmonary hypertension Sildenafil Tadalafil Epoprostenol Treprostenil Iloprost

感染症
抗菌薬
アミノグリコシド系(ゲンタマイシン、トブラマイシン、アミカシン、コロマイシン、ネオマイシン、リポソームアミカシン、)
キノロン系抗菌剤(シプロフロキサシン、レボフロキサシン、モキシフロキサシン、オフロキサシン)
マクロライド系(アジスロマイシン)
ミノサイクリン
ベータラクタム系(ピペラシリン・タゾバクタム、セフタジジム、チカルシリンなど)
セファロスポリン(Cefotaxime、Cefepime、Ceftriaxone、Cefotaxime)
糖ペプチド(バンコマイシン)
メロペネム
ポリミキシン(コリスチン、ポリミキシンB)
Infectious disease antibiotics Aminoglycosides (gentamicin, tobramycin, amikacin, colomycin, neomycin, liposomal amikacin,)
Quinolone antibacterial agents (ciprofloxacin, levofloxacin, moxifloxacin, ofloxacin)
Macrolides (azithromycin)
Minocycline beta-lactams (piperacillin/tazobactam, ceftazidime, ticarcillin, etc.)
Cephalosporins (Cefotaxime, Cefepime, Ceftriaxone, Cefotaxime)
Glycopeptide (vancomycin)
Meropenem polymyxin (colistin, polymyxin B)

抗真菌剤
アムホテリシン
フルコナゾール
カスポファンガン
Antifungal agents amphotericin fluconazole caspofungan

抗ウイルス剤
バルガンシクロビル
ファビピラビル
レムデシビル
アシクロビル
抗結核
イソニアジド
ピラジナミド
リファンピン
エタンブトール
Antiviral agents Valganciclovir Favipiravir Remdesivir Acyclovir Antituberculosis Isoniazid Pyrazinamide Rifampin Ethambutol

がん領域
生物学的製剤
ジロトリフ
アファチニブ
カプラシズマブ
デュピルマブ
イサリルマブ
アリルコマブ
ボラセルチブ
ニンテダニブ
イマチニブ
シロリムス
Oncology biologics Zilotrif Afatinib Caplacizumab Dupilumab Isarilumab Allilcomab Volasertib Nintedanib Imatinib Sirolimus

化学療法
アザシチジン
デシタビン
ドセタキセル
ゲムシタビン
シスプラチナ
Chemotherapy Azacytidine Decitabine Docetaxel Gemcitabine Cisplatinum

中枢神経系・精神
バルプロ酸ナトリウム
テリフルノミド
ゾミトリプタン
Central nervous system/psychiatric Sodium valproate Teriflunomide Zomitriptan

代謝・ホルモン
インスリン
エストロゲン
Metabolism/Hormone Insulin Estrogen

免疫学
ワクチン
モノクローナル抗体
幹細胞
Immunology vaccines Monoclonal antibodies Stem cells

ビタミン
亜鉛
アスコルビン酸
vitamin zinc ascorbic acid

その他
ニクロサミド
ヒドロキシクロロキン
イベルメクチン
Others Niclosamide Hydroxychloroquine Ivermectin

いくつかの例の超音波ミスト吸入器100は、現在の携帯用医療用ネブライザーをより強力にしたものである。 Some example ultrasonic mist inhalers 100 are more powerful versions of current portable medical nebulizers.

超音波ミスト吸入器の他の例は、タバコの外観を有しない薬物送達デバイスを含む、容易に想定されるものである。 Other examples of ultrasonic mist inhalers are readily envisioned, including drug delivery devices that do not have the appearance of a cigarette.

前述は、当業者が本開示の様々な側面をより良く理解できるように、いくつかの例又は実施形態の特徴を概説したものである。当業者は、本書に導入された様々な例又は実施形態の同じ目的を遂行し及び/又は同じ利点を達成するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として本開示を容易に使用し得ることを理解するべきである。また、当業者は、そのような同等の構造が本開示の精神及び範囲から逸脱しないこと、並びに、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、本書に様々な変更、置換、及び改変を行うことができることを認識すべきである。 The foregoing has outlined the features of some examples or embodiments to enable those skilled in the art to better understand various aspects of the disclosure. Those skilled in the art will readily utilize this disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures to accomplish the same purpose and/or achieve the same advantages of the various examples or embodiments introduced herein. You should understand that you can use Those skilled in the art will also appreciate that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of this disclosure, and that they may make various changes, substitutions, and modifications to this document without departing from the spirit and scope of this disclosure. You should be aware that you can.

構造的特徴又は方法論的行為に特有の言語で主題を説明してきたが、添付の請求項の主題は、必ずしも上記の特定の特徴又は行為に限定されないことが理解される。むしろ、上述した特定の特徴や行為は、請求項の少なくとも一部を実施するための例示的な形態として開示されている。 Although the subject matter has been described in language specific to structural features or methodological acts, it is understood that the subject matter of the appended claims is not necessarily limited to the specific features or acts described above. Rather, the specific features and acts described above are disclosed as example forms of implementing at least a portion of the claims.

本書では、例又は実施形態の様々な動作が提供される。動作の一部又は全部が説明される順序は、これらの動作が必ずしも順序に依存することを意味するように解釈されるべきではない。代替的な順序は、本書の利益を有することが理解されるであろう。さらに、すべての操作が、本書で提供される各実施形態に必ずしも存在するわけではないことが理解されよう。また、いくつかの例又は実施形態において、すべての操作が必要であるとは限らないことも理解されよう。 Various operations of examples or embodiments are provided herein. The order in which some or all of the operations are described should not be construed to imply that these operations are necessarily order dependent. It will be appreciated that alternative orders would have the benefit of this document. Furthermore, it will be appreciated that not all operations are necessarily present in each embodiment provided herein. It will also be appreciated that in some examples or embodiments, not all operations may be necessary.

さらに、「例示的な」は、本書では、例、インスタンス、イラストレーションなどとして役立つことを意味し、必ずしも有利であるとは限らない。本願で使用される「又は」は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することが意図される。さらに、本願及び添付の特許請求の範囲で使用される「a」及び「an」は、他に指定されない限り、又は文脈から単数形に向けられることが明らかでない限り、一般に「1つ又は複数」を意味するものと解釈される。さらに、「含む」、「有する」、「有する」、「有する」、又はそれらの変形が使用される限り、かかる用語は、用語「含む」と同様の方法で包括的であることを意図している。また、特に断らない限り、「第1」、「第2」などは、時間的側面、空間的側面、順序などを示唆することを意図していない。むしろ、このような用語は、特徴、要素、アイテムなどの識別子、名称などとして使用されるに過ぎない。例えば、第1の要素及び第2の要素は、一般に、要素A及び要素B、又は2つの異なる要素もしくは2つの同一の要素又は同一の要素に対応する。 Additionally, "exemplary" is used herein to mean serving as an example, instance, illustration, etc., and not necessarily as an advantage. As used herein, "or" is intended to mean an inclusive or rather than an exclusive or. Furthermore, as used in this application and the appended claims, "a" and "an" generally refer to "one or more," unless the context indicates otherwise or it is clear from context that the singular is intended. be interpreted as meaning. Further, to the extent that the words "comprising," "having," "having," "having," or variations thereof are used, such terms are intended to be inclusive in the same manner as the term "comprising." There is. Further, unless otherwise specified, "first", "second", etc. are not intended to imply temporal aspects, spatial aspects, order, etc. Rather, such terms are used only as identifiers, names, etc. of features, elements, items, etc. For example, the first element and the second element generally correspond to element A and element B, or two different elements or two identical elements or the same element.

また、本開示は、1つ以上の実施態様に関して示され、説明されてきたが、本書及び添付図面の読解及び理解に基づき、当業者の他の者には、同等の変更及び修正が生じるであろう。本開示は、すべてのそのような変更及び修正を含み、以下の請求項の範囲によってのみ制限される。特に、上述した特徴(例えば、要素、資源など)によって実行される様々な機能に関して、そのような特徴を説明するために使用される用語は、特に示されない限り、開示された構造と構造的に同等ではないとしても、説明された特徴の所定の機能を実行する任意の特徴(例えば、機能的に同等である)に対応すると意図されている。加えて、本開示の特定の特徴は、いくつかの実施態様のうちの1つに関してのみ開示されたかもしれないが、かかる特徴は、任意の所与の又は特定の用途に対して所望され有利であるように、他の実施態様の1つ又は複数の他の特徴と組み合わされるかもしれない。 Additionally, while this disclosure has been shown and described with respect to one or more embodiments, equivalent changes and modifications will occur to others skilled in the art based on a reading and understanding of this disclosure and the accompanying drawings. Probably. This disclosure includes all such changes and modifications, and is limited only by the scope of the following claims. In particular, with respect to various functions performed by features described above (e.g., elements, resources, etc.), the terminology used to describe such features, unless otherwise indicated, is consistent with the disclosed structure and structure. Although not equivalent, it is intended to correspond to any feature that performs a given function of the described feature (eg, is functionally equivalent). Additionally, although certain features of the present disclosure may have been disclosed with respect to only one of several embodiments, such features may be desirable or advantageous for any given or particular application. may be combined with one or more other features of other embodiments to

本明細書に記載された主題及び機能的動作の例又は実施形態は、本明細書に開示された構造及びそれらの構造的等価物を含むデジタル電子回路、又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアで、又はそれらの1つ以上の組み合わせで実装され得る。 Examples or embodiments of the subject matter and functional operations described herein may be implemented in digital electronic circuits, or in computer software, firmware, or hardware, including the structures disclosed herein and structural equivalents thereof. , or a combination of one or more thereof.

いくつかの例又は実施形態は、データ処理装置による実行、又はデータ処理装置の動作を制御するためにコンピュータ可読媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の1つ又は複数のモジュールを使用して実装される。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステム又は組込みシステムにおけるハードドライブなどの製造品とすることができる。コンピュータ可読媒体は、有線又は無線ネットワークを介したコンピュータプログラム命令の1つ又は複数のモジュールの配信などによって、別々に取得し、後にコンピュータプログラム命令の1つ又は複数のモジュールで符号化することができる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶装置、機械可読記憶基板、記憶装置、又はそれらの1つ以上の組合せとすることができる。 Some examples or embodiments are implemented using one or more modules of computer program instructions encoded on a computer-readable medium for execution by or controlling the operation of a data processing device. be done. A computer-readable medium can be an article of manufacture, such as a hard drive in a computer or embedded system. The computer-readable medium can be obtained separately and later encoded with one or more modules of computer program instructions, such as by delivery of one or more modules of computer program instructions over a wired or wireless network. . A computer readable medium can be a machine readable storage device, a machine readable storage substrate, a storage device, or a combination of one or more thereof.

「コンピューティングデバイス」及び「データ処理装置」という用語は、データを処理するためのすべての装置、デバイス、及び機械を包含し、例としてプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサやコンピュータが含まれる。装置は、ハードウェアに加えて、当該コンピュータプログラムの実行環境を構築するコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、ランタイム環境、又はそれらの1つ以上の組合せを構成するコードを含むことが可能である。さらに、本装置は、ウェブサービス、分散コンピューティング、グリッドコンピューティング基盤など、様々な異なるコンピューティングモデル基盤を採用することができる。 The terms "computing device" and "data processing apparatus" encompass all apparatus, devices, and machines for processing data, including, by way of example, a programmable processor, a computer, or multiple processors or computers. In addition to hardware, the device includes code that creates an execution environment for the computer program, such as processor firmware, a protocol stack, a database management system, an operating system, a runtime environment, or a combination of one or more thereof. It is possible to include. Additionally, the device may employ a variety of different computing model infrastructures, such as web services, distributed computing, grid computing infrastructure, etc.

本書に記載されたプロセス及び論理フローは、1つ以上のコンピュータプログラムを実行する1つ以上のプログラマブルプロセッサによって実行され、入力データに対して動作し、出力を生成することによって機能を実行することが可能である。 The processes and logic flows described herein may be executed by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform functions by operating on input data and producing output. It is possible.

コンピュータ・プログラムの実行に適したプロセッサには、一例として、汎用及び特殊目的のマイクロプロセッサ、及びあらゆる種類のデジタル・コンピュータの任意の1つ又は複数のプロセッサが含まれる。一般に、プロセッサは、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はその両方から命令とデータを受け取ることになる。コンピュータの本質的な要素は、命令を実行するためのプロセッサと、命令とデータを格納するための1つ以上のメモリ装置である。一般に、コンピュータは、データを格納するための1つ以上の大容量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、又は光ディスクからデータを受信するか、又はその両方にデータを転送するように動作可能に結合されるか、又はその両方を含むことになる。しかしながら、コンピュータはそのようなデバイスを有する必要はない。コンピュータプログラム命令及びデータを格納するのに適したデバイスには、あらゆる形態の不揮発性メモリ、媒体、及びメモリデバイスが含まれる。 Processors suitable for the execution of a computer program include, by way of example, general and special purpose microprocessors, and any processor or processors of any kind of digital computer. Generally, a processor will receive instructions and data from read-only memory, random access memory, or both. The essential elements of a computer are a processor for executing instructions and one or more memory devices for storing instructions and data. Generally, a computer is operable to receive data from and/or transfer data to one or more mass storage devices for storing data, such as magnetic disks, magneto-optical disks, or optical disks. or both. However, a computer does not need to have such a device. Devices suitable for storing computer program instructions and data include all forms of non-volatile memory, media, and memory devices.

本書において、「compose」は「含む、構成する」を意味し、「comprising」は「含む、構成する」を意味する。 In this document, "compose" means "including" and "composing" means "including".

前述の説明、又は以下の請求項、又は添付図面に開示された特徴は、それらの具体的な形態で、又は開示された機能を実行するための手段、又は開示された結果を達成するための方法又はプロセスの観点から適宜表現され、別々に、又はそれらの特徴の任意の組み合わせで、その多様な形態で発明を実現するために利用されることができる。 The features disclosed in the foregoing description, or in the following claims, or in the accompanying drawings, may be found in the foregoing description, or in the following claims, or in the accompanying drawings, in their specific form or as means for performing the disclosed functions, or for achieving the disclosed results. The present invention is appropriately expressed in terms of a method or a process and can be utilized to realize the invention in its various forms, either separately or in any combination of its features.

代表的な特徴
代表的な特徴は、以下の条項に記載されており、これらは単独で、又は本書の本文及び/又は図面に開示された1つ以上の特徴と、任意の組み合わせで組み合わせることができる。
Typical Features Typical features are listed in the following clauses, which may be used alone or in any combination with one or more features disclosed in the text and/or drawings of this document. can.

1.使用者による吸入のために治療薬を含むミストを生成するためのミスト吸入器であって、該装置は、以下を備える: 1. A mist inhaler for producing a mist containing a therapeutic agent for inhalation by a user, the device comprising:

ミスト発生装置であって、以下を含むもの:
細長く、空気入口ポート及びミスト出口ポートを備えるミスト発生器ハウジング
ミスト発生器ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を含み、該液体が治療薬を含む液体チャンバ
ミスト発生器ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ
液体チャンバと超音波処理チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、毛細管要素の第1の部分が液体チャンバ内にあり、毛細管要素の第2の部分が超音波処理チャンバ内にあるようにする毛細管要素
霧化表面を有する超音波トランスデューサであって、毛細管要素の第2の部分の一部が霧化表面の一部に重なっており、超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されると、霧化表面が振動して毛細管要素の第2の部分によって運ばれる液体を霧化して、霧化液体と空気を含むミストを超音波処理チャンバ内に発生させる超音波トランスデューサ
ミスト出口ポートで吸引する使用者が空気を入口ポートから引き込み、超音波処理チャンバを通り、ミスト出口ポートから出るように、空気入口ポート、超音波処理チャンバ及び空気出口ポートの間に空気流路を提供する空気流配置で、超音波処理チャンバで発生したミストが空気によってミスト出口ポートから運ばれて使用者によって吸入されるもので、次の装置が含まれる:
A mist generator that includes:
A mist generator housing that is elongate and includes an air inlet port and a mist outlet port; A liquid chamber within the mist generator housing that contains a liquid to be atomized, the liquid containing a therapeutic agent; a sonication chamber disposed within the housing; a capillary element extending between the liquid chamber and the sonication chamber, wherein a first portion of the capillary element is within the liquid chamber and a second portion of the capillary element is within the liquid chamber; an ultrasonic transducer having an atomizing surface, wherein a portion of the second portion of the capillary element overlaps a portion of the atomizing surface; When driven by an alternating current drive signal, the atomizing surface vibrates to atomize the liquid carried by the second portion of the capillary element, generating a mist containing atomized liquid and air within the sonication chamber. Sonic Transducer Air flow between the air inlet port, the sonication chamber and the air outlet port such that the user aspirating at the mist exit port draws air from the inlet port, through the sonication chamber, and out the mist exit port. An airflow arrangement providing a path through which the mist generated in the sonication chamber is carried by air through a mist exit port and inhaled by a user, and includes:

次のものを内蔵するドライバ装置:
バッテリー
超音波トランスデューサに接続されるHブリッジ回路であって、該Hブリッジ回路は、該超音波トランスデューサを駆動するための交流駆動信号を生成するように構成される、Hブリッジ回路
Driver device containing:
an H-bridge circuit connected to the battery ultrasound transducer, the H-bridge circuit configured to generate an alternating current drive signal for driving the ultrasound transducer;

Hブリッジ回路に接続され、Hブリッジ回路を制御して交流駆動信号を生成するマイクロチップであって、マイクロチップは、相互に接続された複数の組み込みコンポーネントとサブシステムとからなる単一ユニットである、マイクロチップであり、次を含むもの:
発振器であって、以下のものを生成するように構成されているもの:
主クロック信号
主クロック信号の正の半周期の間、第1の時間だけハイになり、負の半周期の間、ローになる第1の位相クロック信号
前記主クロック信号の負の半周期の間に第2の時間だけハイになり、前記主クロック信号の正の半周期の間にローになる第2の位相クロック信号であって、前記第1の位相クロック信号と前記第2の位相クロック信号の位相はセンターアラインメントされている、第2の位相クロック信号
A microchip connected to an H-bridge circuit to control the H-bridge circuit and generate an alternating current drive signal, the microchip being a single unit consisting of a plurality of interconnected embedded components and subsystems. , a microchip containing:
an oscillator configured to generate:
Main Clock Signal A first phase clock signal that is high for a first time during a positive half period of the main clock signal and low during a negative half period of the main clock signal. a second phase clock signal that is high for a second period of time and low during a positive half period of the main clock signal, the first phase clock signal and the second phase clock signal a second phase clock signal, the phase of which is center-aligned;

パルス幅変調(PWM)信号発生器サブシステムで、次を含むもの:
前記第1位相クロック信号と前記第2位相クロック信号とを用いて2倍周波数クロック信号を生成するように構成され、前記2倍周波数クロック信号は前記メインクロック信号の2倍の周波数であり、前記遅延ロックループは、前記第1位相クロック信号と前記第2位相クロック信号との立ち上がり縁を前記2倍周波数クロック信号の立ち上がり縁と同期するよう制御するように構成されている遅延ロックループと 前記遅延ロックループが、前記ドライバ制御信号に応答して、前記第1位相クロック信号及び前記第2位相クロック信号の周波数及びデューティサイクルを調整して、第1位相出力信号及び第2位相出力信号を生成するように構成され、前記第1位相出力信号及び前記第2位相出力信号が、Hブリッジ回路を駆動して超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号を生成するように構成される、請求項1に記載の超音波トランスデューサシステム
前記第1相出力信号を前記Hブリッジ回路に出力するように構成された第1相出力信号端子
前記Hブリッジ回路に第2相出力信号を出力するように構成された第2相出力信号端子
Hブリッジ回路からフィードバック信号を受信するように構成されたフィードバック入力端子であって、Hブリッジ回路が液体を霧化するために超音波トランスデューサを交流駆動信号で駆動しているときに、フィードバック信号はHブリッジ回路又は交流駆動信号の動作のパラメータを示す、フィードバック入力端子
A pulse width modulation (PWM) signal generator subsystem that includes:
the first phase clock signal and the second phase clock signal are configured to generate a double frequency clock signal, the double frequency clock signal being twice the frequency of the main clock signal; a delay locked loop configured to control a rising edge of the first phase clock signal and the second phase clock signal to be synchronized with a rising edge of the double frequency clock signal; A locking loop adjusts the frequency and duty cycle of the first phase clock signal and the second phase clock signal in response to the driver control signal to generate a first phase output signal and a second phase output signal. 2. The first phase output signal and the second phase output signal are configured to generate an AC drive signal that drives an H-bridge circuit to drive an ultrasound transducer. a first phase output signal terminal configured to output the first phase output signal to the H-bridge circuit; a second phase output signal terminal configured to output the second phase output signal to the H-bridge circuit; Phase Output Signal Terminal A feedback input terminal configured to receive a feedback signal from the H-bridge circuit when the H-bridge circuit is driving the ultrasonic transducer with an AC drive signal to atomize a liquid. , a feedback input terminal in which the feedback signal indicates a parameter of the operation of the H-bridge circuit or the AC drive signal.

アナログ-デジタル変換器(ADC)サブシステムであり、次を含むもの:
複数のそれぞれのアナログ信号を受信するように構成される複数のADC入力端子であって、複数のADC入力端子のうちの1つのADC入力端子が、ADCサブシステムがHブリッジ回路からフィードバック信号を受信するようにフィードバック入力端子に接続され、ADCサブシステムが、メインクロック信号の周波数に比例するサンプリング周波数で複数のADC入力端子で受信したアナログ信号をサンプルするように構成され、ADCサブシステムがサンプルしたアナログ信号を使用してADCデジタル信号を生成するように構成される、複数のアナログ信号のアナログ化装置
ADCサブシステムからADCデジタル信号を受信し、ADCデジタル信号を処理してドライバ制御信号を生成するように構成され、デジタルプロセッササブシステムは、ドライバ制御信号をPWM信号生成サブシステムに伝達してPWM信号生成サブシステムを制御するように構成されるデジタル処理装置
An analog-to-digital converter (ADC) subsystem that includes:
a plurality of ADC input terminals configured to receive a plurality of respective analog signals, one ADC input terminal of the plurality of ADC input terminals configured to cause the ADC subsystem to receive a feedback signal from the H-bridge circuit; the ADC subsystem is configured to sample the analog signal received at the plurality of ADC input terminals at a sampling frequency proportional to the frequency of the main clock signal; a plurality of analog signal analogizers configured to generate ADC digital signals using the analog signals; receiving the ADC digital signals from the ADC subsystem; and processing the ADC digital signals to generate driver control signals. a digital processing device configured to control the PWM signal generation subsystem by communicating driver control signals to the PWM signal generation subsystem;

デジタル-アナログ変換器(DAC)サブシステムであり、次を含むもの:
デジタル・プロセッサ・サブシステムによって生成されたデジタル制御信号をアナログ電圧制御信号に変換して、Hブリッジ回路による変調のための電圧を生成する電圧レギュレータ回路を制御するように構成されたデジタル-アナログ変換器(DAC)
前記超音波トランスデューサの動作を示すフィードバック信号に応答して、前記超音波トランスデューサを駆動するための前記Hブリッジ回路による変調のための所定の電圧を生成するように前記電圧調整回路を制御するためのアナログ電圧制御信号を出力するように構成されたDAC出力端子。
A digital-to-analog converter (DAC) subsystem that includes:
a digital-to-analog converter configured to convert a digital control signal generated by the digital processor subsystem to an analog voltage control signal to control a voltage regulator circuit that generates a voltage for modulation by the H-bridge circuit; instrument (DAC)
controlling the voltage regulation circuit to generate a predetermined voltage for modulation by the H-bridge circuit for driving the ultrasonic transducer in response to a feedback signal indicative of operation of the ultrasonic transducer; A DAC output terminal configured to output an analog voltage control signal.

2.条項1に記載の装置であり、マイクロチップが以下を備えるもの:
前記発振器に接続され、前記発振器からメインクロック信号を受信する分周器であって、前記メインクロック信号を所定の除数で分周して周波数基準信号を前記遅延ロックループに出力するように構成された分周器
2. A device according to clause 1, in which the microchip comprises:
A frequency divider connected to the oscillator and receiving a main clock signal from the oscillator, the frequency divider being configured to divide the main clock signal by a predetermined divisor and output a frequency reference signal to the delay locked loop. frequency divider

3.第1項又は第2項に記載の装置であり、前記遅延ロックループが端から端まで接続された複数の遅延線からなり、前記遅延線の合計遅延時間が前記メインクロック信号の周期に等しいもの。 3. 2. The device according to claim 1 or 2, wherein the delay locked loop comprises a plurality of delay lines connected end to end, and the total delay time of the delay lines is equal to the period of the main clock signal. .

4.第3項に記載の装置であり、前記ディレイロックループは、前記ディレイロックループ内の各遅延線の遅延を変化させることにより、前記ドライバ制御信号に応答して前記第1位相クロック信号及び前記第2位相クロック信号のデューティサイクルを調整するように構成されるもの。 4. 4. The apparatus of claim 3, wherein the delay-locked loop is configured to control the first phase clock signal and the first phase clock signal in response to the driver control signal by varying the delay of each delay line in the delay-locked loop. one configured to adjust the duty cycle of a two-phase clock signal.

5.フィードバック入力端子は、共振回路を駆動している交流駆動信号の実効電流を示す電圧の形態でHブリッジ回路からフィードバック信号を受信するように構成されている、前記条項のいずれか1つに記載の装置。 5. According to any one of the preceding clauses, the feedback input terminal is configured to receive a feedback signal from the H-bridge circuit in the form of a voltage indicative of the effective current of the alternating current drive signal driving the resonant circuit. Device.

6.ADCサブシステムが、バッテリーの電圧又はデバイスに接続されたバッテリー充電器の電圧の少なくとも1つを示すフィードバック信号を受信するように構成された複数のさらなるADC入力端子を備える、先行条項のいずれか1つに記載の装置。 6. Any one of the preceding clauses, wherein the ADC subsystem comprises a plurality of further ADC input terminals configured to receive a feedback signal indicative of at least one of the voltage of the battery or the voltage of a battery charger connected to the device. The device described in.

7.前記条項のいずれか1つに記載の装置であり、マイクロチップがさらに以下を備えるもの:
前記マイクロチップ内に埋め込まれた温度センサであって、前記温度センサは、前記マイクロチップの温度を示す温度信号を生成するように構成され、前記温度信号は、前記ADCサブシステムのさらなるADC入力端子によって受信され、前記温度信号は、前記ADCによってサンプリングされる。
7. A device according to any one of the preceding clauses, wherein the microchip further comprises:
a temperature sensor embedded within the microchip, the temperature sensor configured to generate a temperature signal indicative of the temperature of the microchip, the temperature signal being coupled to a further ADC input terminal of the ADC subsystem; and the temperature signal is sampled by the ADC.

8.前記ADCサブシステムは、前記ADCサブシステムによってサンプリングされる各信号とともに前記複数のADC入力端子で受信された信号をそれぞれ所定回数サンプリングするように構成されている前項のいずれか1項の装置。 8. The apparatus of any one of the preceding clauses, wherein the ADC subsystem is configured to sample each signal received at the plurality of ADC input terminals a predetermined number of times with each signal sampled by the ADC subsystem.

9.前記条項のいずれか1つに記載の装置であり、マイクロチップがさらに以下を備えるもの:
バッテリの充電を制御するように構成されたバッテリ充電サブシステム。
9. A device according to any one of the preceding clauses, wherein the microchip further comprises:
a battery charging subsystem configured to control charging of the battery;

10.前記条項のいずれか1つに記載の装置であり、DACサブシステムがさらに以下を備えるもの:
デジタルプロセッササブシステムによって生成されたさらなるデジタル制御信号を、電圧レギュレータ回路を制御するためのさらなるアナログ電圧制御信号に変換するように構成されたさらなるデジタル-アナログ変換器(DAC)。
10. Apparatus according to any one of the preceding clauses, wherein the DAC subsystem further comprises:
A further digital-to-analog converter (DAC) configured to convert further digital control signals generated by the digital processor subsystem into further analog voltage control signals for controlling the voltage regulator circuit.

11.前記条項のいずれか1つに記載の装置であり、装置がさらに以下を備えるもの:
さらなるマイクロチップであって、ここで、前記さらなるマイクロチップは、相互接続された複数の組み込みコンポーネント及びサブシステムを含む単一のユニットである:
11. A device according to any one of the preceding clauses, the device further comprising:
A further microchip, wherein said further microchip is a single unit comprising a plurality of interconnected embedded components and subsystems:

第1の電源端子
第2の電源端子
第1のスイッチ、第2のスイッチ、第3のスイッチ、及び第4のスイッチを内蔵するHブリッジ回路であって、ここで:
First power supply terminal Second power supply terminal An H-bridge circuit incorporating a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch, where:

前記第1のスイッチと前記第3のスイッチが、前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間に直列に接続される
第1の出力端子が、第1のスイッチと第3のスイッチとの間に電気的に接続され、第1の出力端子は、超音波トランスデューサの第1の端子に接続される、請求項1に記載の方法
前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間に、第2のスイッチと第4のスイッチとが直列に接続される
前記第2のスイッチと前記第4のスイッチとの間に第2の出力端子が電気的に接続され、前記第2の出力端子は前記超音波トランスデューサの第2の端子に接続されている、請求項1に記載の超音波トランスデューサ
The first switch and the third switch are connected in series between the first power terminal and the second power terminal. 2. The method of claim 1, wherein the first output terminal is electrically connected between the first power terminal and the second power source. a second switch and a fourth switch are connected in series between the second switch and the fourth switch; a second output terminal is electrically connected between the second switch and the fourth switch; The ultrasonic transducer of claim 1, wherein a second output terminal is connected to a second terminal of the ultrasonic transducer.

パルス幅変調(PWM)信号発生器サブシステムから第1位相出力信号を受信するように構成された第1位相端子
PWM信号発生器サブシステムから第2位相出力信号を受信するように構成された第2位相端子
a first phase terminal configured to receive a first phase output signal from a pulse width modulated (PWM) signal generator subsystem; and a first phase terminal configured to receive a second phase output signal from the PWM signal generator subsystem. 2 phase terminal

前記第1位相出力信号及び前記第2位相出力信号に基づいてタイミング信号を生成し、前記タイミング信号を前記Hブリッジ回路のスイッチに出力して、前記Hブリッジ回路が前記超音波トランスデューサを駆動するための交流駆動信号を出力するように前記スイッチをシーケンスでオン及びオフに制御するように構成されたデジタル状態機械であって、前記シーケンスが、前記第1スイッチ及び前記第2スイッチがオフされ前記第3スイッチ及び前記第4スイッチがオンされるフリーフロート期間からなり、前記超音波トランスデューサによって蓄えられたエネルギーを消滅させるために前記スイッチをターンさせるもの generating a timing signal based on the first phase output signal and the second phase output signal, and outputting the timing signal to a switch of the H-bridge circuit, so that the H-bridge circuit drives the ultrasonic transducer. a digital state machine configured to control said switches on and off in a sequence to output an AC drive signal of said first switch and said second switch; 3 switches and a free float period in which the fourth switch is turned on, and the switch is turned to dissipate the energy stored by the ultrasonic transducer.

次のものを内蔵する電留線さ:
前記第1のスイッチと前記第1の電源端子との間に直列に接続された第1の電流感知抵抗器
第1の電流感知抵抗の電圧降下を測定し、第1の電流感知抵抗に流れる電流を示す第1の電圧出力を提供するように構成された第1の電圧センサ
前記第2のスイッチと前記第1の電源端子との間に直列に接続される第2の電流感知抵抗器
第2の電圧センサであって、第2の電流センサ抵抗の電圧降下を測定し、第2の電流感知抵抗に流れる電流を示す第2の電圧出力を提供するように構成された第2の電圧センサ
前記第1の電圧出力と前記第2の電圧出力に等しい対地実効電圧を出力するように構成された電流センサ出力端子
An electric wire that contains:
a first current sensing resistor connected in series between the first switch and the first power supply terminal; a voltage drop across the first current sensing resistor; and a current flowing through the first current sensing resistor. a first voltage sensor configured to provide a first voltage output indicative of a second current sensing resistor connected in series between the second switch and the first power supply terminal; a second voltage sensor configured to measure a voltage drop across a second current sensing resistor and provide a second voltage output indicative of current flowing through the second current sensing resistor; a current sensor output terminal configured to output an effective voltage to ground equal to the first voltage output and the second voltage output;

前記実効出力電圧は、前記第1のスイッチ又は前記第2のスイッチを流れる実効電流と、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に接続される前記超音波トランスデューサを流れる電流とを示す、請求項1に記載の超音波トランスデューサ The effective output voltage is the effective current flowing through the first switch or the second switch and the current flowing through the ultrasonic transducer connected between the first output terminal and the second output terminal. The ultrasonic transducer according to claim 1, which shows:

12.前記Hブリッジ回路は、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に接続される前記超音波トランスデューサに22W~50Wの電力を出力するように構成される、条項11に記載の装置。 12. Clause 11, wherein the H-bridge circuit is configured to output a power of 22W to 50W to the ultrasonic transducer connected between the first output terminal and the second output terminal. Device.

13.第11項又は第12項に記載の装置であり、さらにマイクロチップが以下を備えるもの:
さらなるマイクロチップ内に埋め込まれる温度センサであって、温度センサは、さらなるマイクロチップの温度を測定し、温度センサがさらなるマイクロチップが所定の閾値を超える温度であると感知する場合に、さらなるマイクロチップの少なくとも一部を無効にするように構成される、温度センサ
13. The device according to clause 11 or 12, further comprising:
a temperature sensor embedded within the further microchip, wherein the temperature sensor measures the temperature of the further microchip, and when the temperature sensor senses that the further microchip is at a temperature above a predetermined threshold; a temperature sensor configured to disable at least a portion of the temperature sensor;

14.第11項から第13項のいずれか1つに記載の装置であり、装置がさらに以下を備えるもの:
DAC出力端子からのアナログ電圧出力信号に応答して、バッテリの電圧をブースト電圧に上昇させるように構成された昇圧コンバータ回路であって、ブースト電圧がHブリッジ回路のスイッチの切り替えによって変調されるように、第1の電力供給端子においてブースト電圧を提供するように構成された昇圧コンバータ回路と、を備える。
14. The apparatus according to any one of clauses 11 to 13, further comprising:
A boost converter circuit configured to increase the voltage of a battery to a boost voltage in response to an analog voltage output signal from a DAC output terminal, the boost voltage being modulated by switching a switch in an H-bridge circuit. a boost converter circuit configured to provide a boost voltage at the first power supply terminal.

15. 前記電流センサは、前記フリーフロート期間中に前記共振回路を流れる電流を感知するように構成され、前記デジタル状態機械は、前記フリーフロート期間中に前記共振回路を流れる電流がゼロであると前記電流センサが感知したときに前記第1のスイッチ又は前記第2のスイッチのいずれかにスイッチを入れるためにタイミング信号を適応するように構成されている、条項11から14のいずれか1項に記載の装置。 15. The current sensor is configured to sense a current flowing through the resonant circuit during the free float period, and the digital state machine determines whether the current flowing through the resonant circuit during the free float period is zero. 15. The device according to any one of clauses 11 to 14, configured to adapt a timing signal to switch on either the first switch or the second switch when sensed by a sensor. Device.

16.第11項から15のいずれか1項に記載の装置で、デバイスの動作のセットアップフェーズの間、さらなるマイクロチップが以下のように構成されるもの:
第1のスイッチ及び第2のスイッチがオフにされ、第3のスイッチ及び第4のスイッチがオンにされたときに、共振回路を流れる電流がゼロになるのにかかる時間の長さを測定し、
前記フリーフロート期間の時間の長さを、前記測定された時間の長さと等しくなるように設定する。
16. Apparatus according to any one of clauses 11 to 15, wherein during the setup phase of operation of the device the further microchip is configured as follows:
Measure the length of time it takes for the current flowing through the resonant circuit to reach zero when the first and second switches are turned off and the third and fourth switches are turned on. ,
The length of time of the free float period is set to be equal to the measured length of time.

17.前記条項のいずれか1つに記載の装置であり、装置がさらに以下を備えるもの:
前記ドライバ装置を制御するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、ドライバ装置に以下を行わせる命令を格納するメモリ:
A. 超音波トランスデューサにスイープ周波数で交流駆動信号を出力するようにドライバ装置を制御する
B. フィードバック信号に基づいて、超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を計算する
C. 超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を最大化するために交流駆動信号を変調するようにドライバ装置を制御する
D. 超音波トランスデューサによって使用される最大有効電力と交流駆動信号のスイープ周波数の記録をメモリに保存する
E. 所定の反復回数の後、スイープ周波数がスイープ開始周波数からスイープ終了周波数まで増加又は減少するように、各反復でスイープ周波数が増加又は減少しながら、ステップA~Dを所定の回数だけ繰り返す
F. メモリに格納された記録から、超音波トランスデューサによって最大の有効電力が使用される交流駆動信号のスイープ周波数である交流駆動信号の最適周波数を特定する
G. ドライバ装置を制御して、最適な周波数で超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、超音波トランスデューサを駆動して液体を霧化させる。
17. A device according to any one of the preceding clauses, the device further comprising:
a processor for controlling the driver device; a memory storing instructions that, when executed by the processor, cause the driver device to:
A. Controlling the driver device to output an AC drive signal at a sweep frequency to the ultrasonic transducer B. C. Calculate the active power being used by the ultrasound transducer based on the feedback signal. D. Controlling the driver device to modulate the AC drive signal to maximize the active power used by the ultrasound transducer.D. E. Storing in memory a record of the maximum active power used by the ultrasound transducer and the sweep frequency of the AC drive signal. Repeat steps AD a predetermined number of times, with each iteration increasing or decreasing the sweep frequency such that after a predetermined number of iterations, the sweep frequency increases or decreases from the sweep start frequency to the sweep end frequency.F. G. Determine from the records stored in memory the optimum frequency of the AC drive signal, which is the sweep frequency of the AC drive signal at which maximum active power is used by the ultrasound transducer. The driver device is controlled to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at an optimal frequency to drive the ultrasonic transducer and atomize the liquid.

18.条項17に記載の装置であり、前記開始スイープ周波数は2900kHzであり、前記終了スイープ周波数は3100kHzであるもの。
18. 18. The apparatus of clause 17, wherein the starting sweep frequency is 2900kHz and the ending sweep frequency is 3100kHz.

19.先行する条項のうちのいずれか1つに記載の装置であり、ドライバ装置がミスト発生装置から分離可能であるように、ドライバ装置がミスト発生装置に解放可能に取り付けられているもの。 19. Apparatus according to any one of the preceding clauses, wherein the driver device is releasably attached to the mist-generating device such that the driver device is separable from the mist-generating device.

20.使用者による吸入のためのミストを生成するためのミスト吸入器であって、該装置は、以下を備える: 20. A mist inhaler for producing a mist for inhalation by a user, the device comprising:

以下のものを備える、ミスト発生装置:
超音波処理チャンバ
霧化される液体を含む液体チャンバ
前記液体チャンバと前記超音波処理チャンバとの間に延在する毛細管要素
超音波トランスデューサであって、毛細管要素によって液体チャンバから超音波処理チャンバに運ばれる液体を霧化するために振動するように構成され、霧化された液体と空気から成るミストを超音波処理チャンバ内に生成するもの
ミスト出口ポートで吸引する使用者が超音波処理チャンバからミストを吸入するように、超音波処理チャンバと流体連通しているミスト出口ポートと、ここで、ミスト吸入器は、さらに以下のものを含んでいるもの:
Mist generator, comprising:
an ultrasonic treatment chamber; a liquid chamber containing a liquid to be atomized; a capillary element extending between the liquid chamber and the sonication chamber; an ultrasonic transducer that is conveyed from the liquid chamber to the sonication chamber by the capillary element; A device configured to vibrate to atomize liquid contained in the sonication chamber and generate a mist of atomized liquid and air within the sonication chamber. a mist outlet port in fluid communication with the sonication chamber for inhaling the mist inhaler, wherein the mist inhaler further includes:

次のものを内蔵するドライバ装置:
バッテリー
電池からの電圧を交流駆動信号に変換して超音波トランスデューサを振動させるための交流ドライバ
超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されるときに、超音波トランスデューサによって使用される有効電力を監視するための有効電力モニタであって、有効電力モニタが、超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の駆動電流を感知するための電流センサを含み、有効電力モニタ配置が、感知された駆動電流を示す監視信号を提供する、有効電力モニタ配置
交流ドライバを制御し、アクティブパワーモニタから監視信号を受信するためのプロセッサ
プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに以下を行わせる命令を格納するメモリ:
Driver device containing:
Battery AC driver for converting the voltage from the battery into an AC drive signal to vibrate the ultrasound transducer To monitor the active power used by the ultrasound transducer when it is driven by an AC drive signal an active power monitor, the active power monitor including a current sensor for sensing a drive current of an alternating current drive signal driving the ultrasonic transducer, the active power monitor arrangement having a monitoring signal indicative of the sensed drive current; an active power monitor arrangement, providing a processor for controlling the AC driver and receiving supervisory signals from the active power monitor; and a memory for storing instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:

ミスト発生装置を第1の所定の時間だけ作動させることであって、ミスト発生装置を作動させることは、超音波トランスデューサが毛細管要素によって運ばれる液体を霧化するように、交流駆動信号でミスト発生装置内の超音波トランスデューサを駆動することを含む、
電流センサを使用して、超音波トランスデューサを流れる交流駆動信号の電流を第1の所定時間の間に周期的に感知し、周期的に測定された電流値をメモリに保存する
メモリに格納された電流値を使用して有効性値を計算し、有効性値は液体を霧化する際の超音波トランスデューサの動作の有効性を示す
前記有効性値に応答して、第2の所定の時間の長さを選択する
前記ミスト発生装置が前記第2の所定時間の間に所定量のミストを発生させるように、前記第2の所定時間の間、前記ミスト発生装置を作動させる、請求項1に記載の方法。
activating the mist generator for a first predetermined period of time, activating the mist generator generating the mist with an alternating current drive signal such that the ultrasonic transducer atomizes liquid carried by the capillary element; including driving an ultrasound transducer within the device;
Using a current sensor, periodically sense the current of the AC drive signal flowing through the ultrasonic transducer during a first predetermined time period, and store the periodically measured current value in a memory. the current value is used to calculate an effectiveness value, the effectiveness value indicating the effectiveness of the operation of the ultrasonic transducer in atomizing the liquid; and in response to said effectiveness value, a second predetermined period of time; Selecting a Length According to claim 1, the mist generating device is operated during the second predetermined time so that the mist generating device generates a predetermined amount of mist during the second predetermined time. Method described.

21.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する、第20項に記載の装置:
超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の周波数を第1の所定の長さの時間の間に周期的に測定し、周期的に測定された周波数値をメモリに記憶する
前記メモリに格納された周波数値を用いて、前記有効性値を算出する
21. The apparatus of clause 20, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
Periodically measuring the frequency of an AC drive signal that drives the ultrasonic transducer during a first predetermined length of time, and storing the periodically measured frequency value in a memory.The frequency stored in the memory. Calculate the effectiveness value using the value

22.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサにこの式を使用して有効性値を計算させる命令を格納する、第21項に記載の装置: 22. The apparatus of clause 21, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to calculate the validity value using the formula:

23.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する、第22項に記載の装置:
超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号のデューティサイクルを第1の所定の長さの時間の間に周期的に測定し、周期的に測定されたデューティサイクル値をメモリに記憶する
前記メモリに格納された現在の値に基づいて、前記アナログ-デジタル変換器副効果値QAを修正する。
23. The apparatus of clause 22, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
Periodically measuring the duty cycle of the alternating current drive signal driving the ultrasound transducer for a first predetermined length of time and storing the periodically measured duty cycle value in memory.
Modifying the analog-to-digital converter side effect value Q A based on the current value stored in the memory.

24.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を記憶する、第22項又は第23項に記載の装置:
ミスト発生装置に電力を供給しているバッテリの電圧を第1の所定の時間の間に周期的に測定し、周期的に測定されたバッテリ電圧値をメモリに記憶する
メモリに格納されたバッテリ電圧値に基づいて、アナログからデジタルへの変換器の副効果値QAを修正する。
24. 24. The apparatus of claim 22 or 23, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
Periodically measuring the voltage of a battery supplying power to the mist generator during a first predetermined period of time, and storing the periodically measured battery voltage value in a memory.The battery voltage stored in the memory. Based on the value, modify the side effect value Q A of the analog to digital converter.

25.前記条項のいずれか1つの装置であって、前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに以下のことをさせる命令を記憶する:
前記第1の所定の長さの時間の間、前記超音波トランスデューサが最適に動作していた場合に発生するであろうミストの最大量の値を計算する
前記効果値に基づいて前記ミストの最大量の値を比例的に減少させて、前記第1の所定時間の間に発生した実際のミスト量を求める実ミスト量値を算出する。
25. The apparatus of any one of the preceding clauses, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
calculating a value for the maximum amount of mist that would be generated if the ultrasonic transducer was operating optimally during the first predetermined length of time; calculating the maximum amount of mist based on the effectiveness value; An actual mist amount value is calculated to determine the actual amount of mist generated during the first predetermined time period by proportionally decreasing the large amount value.

26.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する、第25項に記載の装置:
前記第1の所定時間の間に発生した実際のミスト量に含まれる治療量を示す治療量値を算出する
治療量の値をメモリに保存する。
26. 26. The apparatus of clause 25, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
Calculate a treatment amount value indicating a treatment amount included in the actual amount of mist generated during the first predetermined time period. Store the treatment amount value in a memory.

27.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を格納する、第26項に記載の装置:
複数の所定の時間の長さの間、ミスト発生装置を作動させる
複数の治療量値をメモリに記憶し、各治療量値は、予め定められた時間のそれぞれの長さの期間にわたって生成されたミスト中の治療量を示す
所定の長さの時間の持続期間にわたって生成されたミスト中の治療薬の総量が所定の閾値以上である場合、所定の持続期間にわたってミスト発生装置のさらなる起動を阻止する
27. 27. The apparatus of clause 26, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
activating the mist generator for a plurality of predetermined lengths of time; storing a plurality of therapeutic dose values in memory, each therapeutic dose value being generated for a respective predetermined length of time; indicating a therapeutic amount in the mist; and preventing further activation of the mist generating device for a predetermined duration if the total amount of therapeutic agent in the mist produced for a predetermined length of time duration is greater than or equal to a predetermined threshold;

28.第27項の装置であり、所定の持続時間が1時間から24時間の範囲内である。 28. 27. The apparatus of clause 27, wherein the predetermined duration is within the range of 1 hour to 24 hours.

29.メモリが、プロセッサによって実行されたときに、プロセッサに以下を行わせる命令を記憶する、第27項又は第28項に記載の装置:
治療量値を示すデータをミスト発生装置からコンピューティングデバイスに送信し、コンピューティング装置のメモリに記憶させる
29. 29. The apparatus of claim 27 or 28, wherein the memory stores instructions that, when executed by the processor, cause the processor to:
transmitting data indicative of the therapeutic dose value from the mist generator to the computing device and storing it in memory of the computing device;

30.使用者による吸入のためのミストを生成する方法であり、以下を備える:
ミスト発生装置を第1の所定時間の間作動させることであって、ミスト発生装置を作動させることは、超音波トランスデューサが振動して液体を霧化し、霧化した液体と空気とを含むミストを生成するように、交流駆動信号でミスト発生装置内の超音波トランスデューサを駆動することを含む
前記超音波トランスデューサを流れる前記交流駆動信号の電流を前記第1の所定時間の間に定期的に測定し、定期的に測定した電流値をメモリに記憶する
メモリに記憶された電流値を用いて効果値を計算し、効果値は、液体を霧化する際の超音波トランスデューサの動作の有効性を示す
前記有効性値に応答して、第2の所定の時間の長さを選択する
前記ミスト発生装置が前記第2の所定時間の間に所定量のミストを発生させるように、前記ミスト発生装置を前記第2の所定時間の間作動させる
30. A method of producing a mist for inhalation by a user, comprising:
Activating the mist generator for a first predetermined period of time, activating the mist generator causes the ultrasonic transducer to vibrate to atomize the liquid, and generate a mist containing the atomized liquid and air. driving an ultrasonic transducer in the mist generator with an alternating current drive signal so as to generate the ultrasonic transducer; and periodically measuring a current of the alternating current drive signal flowing through the ultrasonic transducer during the first predetermined time period. , store the periodically measured current values in the memory. The current values stored in the memory are used to calculate the effect value, and the effect value indicates the effectiveness of the operation of the ultrasonic transducer in atomizing the liquid. selecting a second predetermined length of time in response to the effectiveness value; operating the mist generator such that the mist generator generates a predetermined amount of mist during the second predetermined time; operating for the second predetermined time period.

31.条項30に記載の方法であり、以下を備えるもの:
超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号の周波数を第1の所定の長さの時間の間に周期的に測定し、周期的に測定された周波数値をメモリに記憶する
前記メモリに格納された周波数値を用いて、前記有効性値を算出する
31. A method as described in Article 30, comprising:
Periodically measuring the frequency of an AC drive signal that drives the ultrasonic transducer during a first predetermined length of time, and storing the periodically measured frequency value in a memory.The frequency stored in the memory. Calculate the effectiveness value using the value

32.条項31に記載の方法であり、この式を用いて有効性値を計算することを含むもの: 32. A method as described in clause 31, comprising calculating a validity value using this formula:

33.条項32に記載の方法であり、以下を備えるもの:
超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号のデューティサイクルを第1の所定の長さの時間の間に周期的に測定し、周期的に測定されたデューティサイクル値をメモリに記憶する
前記メモリに格納された現在の値に基づいて、前記のアナログ-デジタル変換器(「ADC」)の副効果値QAを修正する。
33. A method as described in Article 32, comprising:
Periodically measuring the duty cycle of the alternating current drive signal driving the ultrasound transducer for a first predetermined length of time and storing the periodically measured duty cycle value in memory.
Modifying the analog-to-digital converter (“ADC”) side effect value Q A based on the current value stored in the memory.

34.第32項もしくは第33項に記載の方法であり、以下を備えるもの:
ミスト発生装置に電力を供給しているバッテリの電圧を第1の所定の時間の間に周期的に測定し、周期的に測定されたバッテリ電圧値をメモリに記憶させる
メモリに格納されたバッテリ電圧値に基づいて、アナログ-デジタル変換器(「ADC」)の副効果値QAを修正する。
34. A method according to paragraph 32 or paragraph 33, comprising:
Periodically measuring the voltage of a battery supplying power to the mist generating device during a first predetermined period of time, and storing the periodically measured battery voltage value in a memory.The battery voltage stored in the memory. Based on the value, the analog-to-digital converter (“ADC”) side effect value Q A is modified.

35.第30項から第34項のいずれか1つに記載の方法であり、さらに以下を備えるもの:
前記第1の所定の長さの時間の間、前記超音波トランスデューサが最適に動作していた場合に発生するであろうミストの最大量の値を計算する
前記効果値に基づいて前記ミストの最大量の値を比例的に減少させて、前記第1の所定時間の間に発生した実際のミスト量を求める実ミスト量値を算出する。
35. The method according to any one of paragraphs 30 to 34, further comprising:
calculating a value for the maximum amount of mist that would be generated if the ultrasonic transducer was operating optimally during the first predetermined length of time; calculating the maximum amount of mist based on the effectiveness value; An actual mist amount value is calculated to determine the actual amount of mist generated during the first predetermined time period by proportionally decreasing the large amount value.

36.条項35に記載の方法であり、以下を備えるもの:
前記第1の所定時間の間に発生した実際のミスト量に含まれる治療量を示す治療量値を算出する
治療量の値をメモリに保存する。
36. A method as described in Article 35, comprising:
Calculating a treatment amount value indicating a treatment amount included in the actual amount of mist generated during the first predetermined time period; and storing the treatment amount value in a memory.

37.条項36に記載の方法であり、以下を備えるもの:
複数の所定の時間の長さの間、ミスト発生装置を作動させる
複数の治療量値をメモリに記憶し、各治療量値は、予め定められた時間のそれぞれの長さの期間にわたって生成されたミスト中の治療量を示す
所定の長さの時間の持続期間にわたって生成されたミスト中の治療薬の総量が所定の閾値以上である場合、所定の持続期間にわたってミスト発生装置のさらなる起動を阻止する
37. A method as described in Article 36, comprising:
activating the mist generator for a plurality of predetermined lengths of time; storing a plurality of therapeutic dose values in memory, each therapeutic dose value being generated for a respective predetermined length of time; indicating a therapeutic amount in the mist; and preventing further activation of the mist generating device for a predetermined duration if the total amount of therapeutic agent in the mist produced for a predetermined length of time duration is greater than or equal to a predetermined threshold;

38.第37項の方法であり、所定の持続時間が1時間から24時間の範囲内であるもの。 38. The method of paragraph 37, wherein the predetermined duration is within the range of 1 hour to 24 hours.

39.第37項もしくは第38項に記載の方法であり、以下を備えるもの:
治療量値を示すデータをミスト発生装置からコンピューティングデバイスに送信し、コンピューティング装置のメモリに記憶させる
39. A method according to paragraph 37 or paragraph 38, comprising:
transmitting data indicative of the therapeutic dose value from the mist generating device to the computing device for storage in the memory of the computing device;

Claims (19)

使用者による吸入のために治療薬を含むミストを生成するためのミスト吸入器装置であって、該装置は、
ミスト発生装置であって、
細長く、空気入口ポート及びミスト出口ポートを備えるミスト発生器ハウジング、
前記ミスト発生器ハウジング内に設けられた液体チャンバであって、霧化される液体を含み、該液体が治療薬を含む液体チャンバ、
前記ミスト発生器ハウジング内に設けられた超音波処理チャンバ、
前記液体チャンバと前記超音波処理チャンバとの間に延びる毛細管要素であって、前記毛細管要素の第1の部分が前記液体チャンバ内にあり、前記毛細管要素の第2の部分が前記超音波処理チャンバ内にあるようにする毛細管要素、
霧化表面を有する超音波トランスデューサであって、前記毛細管要素の第2の部分の一部が前記霧化表面の一部に重なっており、前記超音波トランスデューサが交流駆動信号によって駆動されると、前記霧化表面が振動して前記毛細管要素の前記第2の部分によって運ばれる前記液体を霧化して、前記霧化された液体と空気を含むミストを前記超音波処理チャンバ内に発生させる超音波トランスデューサ、及び、
前記ミスト出口ポートで吸引する使用者が空気を前記入口ポートから引き込み、前記超音波処理チャンバを通り、前記ミスト出口ポートから出るように、前記空気入口ポート、前記超音波処理チャンバ及び前記ミスト出口ポートの間に空気流路を提供する空気流配置であって、前記超音波処理チャンバで発生した前記ミストが前記空気によって前記ミスト出口ポートから運ばれて前記使用者によって吸入される空気流配置を含むミスト発生装置を備え、前記ミスト吸入器装置はさらに、
ドライバ装置であって、
バッテリ、
前記超音波トランスデューサに接続されるHブリッジ回路であって、該Hブリッジ回路は、前記超音波トランスデューサを駆動するための交流駆動信号を生成するように構成される、Hブリッジ回路、
前記Hブリッジ回路に接続され、前記Hブリッジ回路を制御して前記交流駆動信号を生成するマイクロチップであって、該マイクロチップは、
発振器であって、
主クロック信号、
前記主クロック信号の正の半周期の間に初めてハイであり、前記主クロック信号の負の半周期の間にローである第1の位相クロック信号、及び、
前記主クロック信号の前記負の半周期の間に再びハイであり、前記主クロック信号の前記正の半周期の間にローである第2の位相クロック信号であって、前記第1の位相クロック信号と前記第2の位相クロック信号の位相はセンターアラインメントされている、第2の位相クロック信号
を生成するように構成される発振器、
パルス幅変調(PWM)信号発生器サブシステムであって、
前記第1の位相クロック信号と前記第2の位相クロック信号とを用いて2倍周波数クロック信号を生成するように構成される遅延ロックループであって、前記2倍周波数クロック信号は前記主クロック信号の2倍の周波数であり、前記遅延ロックループは、前記第1の位相クロック信号および前記第2の位相クロック信号の立ち上がり縁を前記2倍周波数クロック信号の立ち上がり縁と同期するよう制御するように構成され、前記遅延ロックループが、ドライバ制御信号に応答して、前記第1の位相クロック信号および前記第2の位相クロック信号の周波数およびデューティサイクルを調整して、第1の位相出力信号および第2の位相出力信号を生成するように構成され、前記第1の位相出力信号および前記第2の位相出力信号が、前記Hブリッジ回路を駆動して前記超音波トランスデューサを駆動する交流駆動信号を生成するように構成される、遅延ロックループ、
前記第1の位相出力信号を前記Hブリッジ回路に出力するように構成される第1の位相出力信号端子、
前記第2の位相出力信号を前記Hブリッジ回路に出力するように構成される第2の位相出力信号端子、
前記Hブリッジ回路からフィードバック信号を受信するように構成されるフィードバック入力端子であって、前記Hブリッジ回路が前記液体を霧化するために前記超音波トランスデューサを交流駆動信号で駆動しているときに、前記フィードバック信号は前記Hブリッジ回路又は前記交流駆動信号の動作のパラメータを示す、フィードバック入力端子、
を備えるPWM信号発生器サブシステム、
アナログ/デジタル変換器(ADC)サブシステムであって、
複数のそれぞれのアナログ信号を受信するように構成される複数のADC入力端子であって、前記複数のADC入力端子のうちの1つのADC入力端子が、前記ADCサブシステムが前記Hブリッジ回路から前記フィードバック信号を受信するように前記フィードバック入力端子に接続され、前記ADCサブシステムが、前記主クロック信号の前記周波数に比例するサンプリング周波数で前記複数のADC入力端子で受信したアナログ信号をサンプリングするように構成され、前記ADCサブシステムが前記サンプリングされたアナログ信号を使用してADCデジタル信号を生成するように構成される、複数のADC入力端子を備えるADCサブシステム、
前記ADCサブシステムから前記ADCデジタル信号を受信し、前記ADCデジタル信号を処理して前記ドライバ制御信号を生成するように構成されるデジタルプロセッササブシステムであって、該デジタルプロセッササブシステムは、前記ドライバ制御信号を前記PWM信号発生器サブシステムに伝達して前記PWM信号発生器サブシステムを制御するように構成される、デジタルプロセッササブシステム、及び、
デジタル/アナログ変換器(DAC)サブシステムであって、
前記デジタルプロセッササブシステムによって生成されたデジタル制御信号をアナログ電圧制御信号に変換して、前記Hブリッジ回路による変調のための電圧を生成する電圧レギュレータ回路を制御するように構成されるデジタル/アナログ変換器(DAC)、及び、
前記超音波トランスデューサの動作を示すフィードバック信号に応答して、前記超音波トランスデューサを駆動するための前記Hブリッジ回路による変調のための所定の電圧を生成するように前記電圧レギュレータ回路を制御するための前記アナログ電圧制御信号を出力するように構成されるDAC出力端子を備えるデジタル/アナログ変換器(DAC)サブシステム
を含む、相互接続された複数の組み込みコンポーネントおよびサブシステムを含む単一ユニットである、マイクロチップ
を含むドライバ装置をさらに備える装置。
A mist inhaler device for producing a mist containing a therapeutic agent for inhalation by a user, the device comprising:
A mist generator,
a mist generator housing that is elongated and includes an air inlet port and a mist outlet port;
a liquid chamber disposed within the mist generator housing, the liquid chamber containing a liquid to be atomized, the liquid containing a therapeutic agent;
an ultrasonic treatment chamber provided within the mist generator housing;
a capillary element extending between the liquid chamber and the sonication chamber, a first portion of the capillary element being within the liquid chamber and a second portion of the capillary element being within the sonication chamber; a capillary element,
an ultrasonic transducer having an atomizing surface, wherein a portion of the second portion of the capillary element overlaps a portion of the atomizing surface, and when the ultrasonic transducer is driven by an alternating current drive signal; ultrasound causing the atomizing surface to vibrate and atomize the liquid carried by the second portion of the capillary element to generate a mist comprising the atomized liquid and air within the sonication chamber; a transducer, and
the air inlet port, the sonication chamber, and the mist outlet port, such that a user drawing at the mist outlet port draws air from the inlet port, through the sonication chamber, and out the mist outlet port; an air flow arrangement providing an air flow path between the ultrasonic treatment chamber and the mist generated in the sonication chamber, the mist being carried by the air from the mist exit port and inhaled by the user; comprising a mist generator, the mist inhaler device further comprising:
A driver device,
Battery,
an H-bridge circuit connected to the ultrasonic transducer, the H-bridge circuit configured to generate an AC drive signal for driving the ultrasonic transducer;
A microchip connected to the H-bridge circuit and controlling the H-bridge circuit to generate the AC drive signal, the microchip comprising:
An oscillator,
main clock signal,
a first phase clock signal that is high only during a positive half period of the main clock signal and low during a negative half period of the main clock signal; and
a second phase clock signal that is high again during the negative half period of the main clock signal and low during the positive half period of the main clock signal; an oscillator configured to generate a second phase clock signal, wherein the phases of the second phase clock signal and the second phase clock signal are center aligned;
A pulse width modulation (PWM) signal generator subsystem comprising:
a delay locked loop configured to generate a double frequency clock signal using the first phase clock signal and the second phase clock signal, the double frequency clock signal being the main clock signal; and the delay locked loop is configured to control rising edges of the first phase clock signal and the second phase clock signal to be synchronized with rising edges of the double frequency clock signal. configured, the delay locked loop adjusts the frequency and duty cycle of the first phase clock signal and the second phase clock signal in response to a driver control signal to output the first phase output signal and the second phase clock signal. the first phase output signal and the second phase output signal are configured to generate two phase output signals, the first phase output signal and the second phase output signal generating an alternating current drive signal that drives the H-bridge circuit to drive the ultrasound transducer. a delay-locked loop configured to
a first phase output signal terminal configured to output the first phase output signal to the H-bridge circuit;
a second phase output signal terminal configured to output the second phase output signal to the H-bridge circuit;
a feedback input terminal configured to receive a feedback signal from the H-bridge circuit when the H-bridge circuit is driving the ultrasonic transducer with an AC drive signal to atomize the liquid; , a feedback input terminal, wherein the feedback signal indicates a parameter of operation of the H-bridge circuit or the AC drive signal;
a PWM signal generator subsystem comprising;
An analog-to-digital converter (ADC) subsystem, the subsystem comprising:
a plurality of ADC input terminals configured to receive a plurality of respective analog signals, one ADC input terminal of the plurality of ADC input terminals configured to receive a plurality of analog signals from the H-bridge circuit; connected to the feedback input terminal to receive a feedback signal, the ADC subsystem sampling analog signals received at the plurality of ADC input terminals at a sampling frequency proportional to the frequency of the main clock signal; an ADC subsystem comprising a plurality of ADC input terminals configured such that the ADC subsystem uses the sampled analog signal to generate an ADC digital signal;
a digital processor subsystem configured to receive the ADC digital signal from the ADC subsystem and process the ADC digital signal to generate the driver control signal; a digital processor subsystem configured to communicate control signals to the PWM signal generator subsystem to control the PWM signal generator subsystem; and
A digital-to-analog converter (DAC) subsystem comprising:
a digital-to-analog converter configured to convert a digital control signal generated by the digital processor subsystem to an analog voltage control signal to control a voltage regulator circuit that generates a voltage for modulation by the H-bridge circuit; instrument (DAC), and
controlling the voltage regulator circuit to generate a predetermined voltage for modulation by the H-bridge circuit for driving the ultrasonic transducer in response to a feedback signal indicative of operation of the ultrasonic transducer; a single unit comprising a plurality of interconnected embedded components and subsystems, including a digital-to-analog converter (DAC) subsystem comprising a DAC output terminal configured to output the analog voltage control signal; The device further comprises a driver device including a microchip.
請求項1に記載の装置であって、前記マイクロチップが、
前記発振器に接続され、前記発振器から前記主クロック信号を受信する分周器であって、前記主クロック信号を所定の除数で分周して、周波数基準信号を前記遅延ロックループに出力するように構成された分周器をさらに備える装置。
2. The device according to claim 1, wherein the microchip comprises:
A frequency divider connected to the oscillator and receiving the main clock signal from the oscillator, the frequency divider dividing the main clock signal by a predetermined divisor and outputting a frequency reference signal to the delay locked loop. An apparatus further comprising a frequency divider configured.
請求項1または請求項2に記載の装置であって、前記遅延ロックループは、端から端まで接続された複数の遅延線を備え、前記遅延線の合計遅延が前記主クロック信号の周期に等しい、装置。 3. The apparatus of claim 1 or claim 2, wherein the delay locked loop comprises a plurality of delay lines connected end-to-end, the total delay of the delay lines being equal to the period of the main clock signal. ,Device. 請求項3に記載の装置であって、前記遅延ロックループが、前記遅延ロックループ内の各遅延線の遅延を変化させることにより、前記ドライバ制御信号に応答して前記第1の位相クロック信号および前記第2の位相クロック信号の前記デューティサイクルを調整するように構成された、装置。 4. The apparatus of claim 3, wherein the delay-locked loop generates the first phase clock signal and the first phase clock signal in response to the driver control signal by varying the delay of each delay line in the delay-locked loop. Apparatus configured to adjust the duty cycle of the second phase clock signal. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の装置であって、前記フィードバック入力端子が、共振回路を駆動している交流駆動信号の実効電流を示す電圧の形態で前記Hブリッジ回路からフィードバック信号を受信するように構成された、装置。 5. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the feedback input terminal receives a signal from the H-bridge circuit in the form of a voltage indicative of the effective current of an AC drive signal driving the resonant circuit. An apparatus configured to receive a feedback signal. 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の装置であって、前記ADCサブシステムが、前記バッテリの電圧または前記装置に接続されたバッテリ充電器の電圧の少なくとも1つを示すフィードバック信号を受信するように構成された複数のさらなるADC入力端子を備える、装置。 6. The device of any one of claims 1 to 5, wherein the ADC subsystem comprises a feedback signal indicative of at least one of the voltage of the battery or the voltage of a battery charger connected to the device. An apparatus comprising a plurality of further ADC input terminals configured to receive. 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置であって、前記マイクロチップがさらに、
前記マイクロチップ内に埋め込まれた温度センサであって、前記温度センサは、前記マイクロチップの温度を示す温度信号を生成するように構成され、前記温度信号は、前記ADCサブシステムのさらなるADC入力端子によって受信され、前記温度信号は、前記ADCによってサンプリングされる温度センサを備えた、装置。
7. The device according to claim 1, wherein the microchip further comprises:
a temperature sensor embedded within the microchip, the temperature sensor configured to generate a temperature signal indicative of the temperature of the microchip, the temperature signal being coupled to a further ADC input terminal of the ADC subsystem; and the temperature signal is sampled by the ADC.
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の装置であって、前記ADCサブシステムが、前記ADCサブシステムによってサンプリングされる各信号とともに前記複数のADC入力端子で受信された信号をそれぞれ所定回数順次サンプリングするように構成された、装置。 8. The apparatus of any one of claims 1 to 7, wherein the ADC subsystem is configured to each receive a signal received at the plurality of ADC input terminals together with each signal sampled by the ADC subsystem. An apparatus configured to sequentially sample a predetermined number of times. 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の装置であって、前記マイクロチップがさらに、
前記バッテリの充電を制御するように構成されたバッテリ充電サブシステムを備えた、装置。
9. The device according to claim 1, wherein the microchip further comprises:
An apparatus comprising a battery charging subsystem configured to control charging of the battery.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の装置であって、前記DACサブシステムが、
前記デジタルプロセッササブシステムによって生成されたさらなるデジタル制御信号を、前記電圧レギュレータ回路を制御するためのさらなるアナログ電圧制御信号に変換するように構成されたさらなるデジタル/アナログ変換器(DAC)を備えた、装置。
10. The apparatus according to claim 1, wherein the DAC subsystem comprises:
a further digital-to-analog converter (DAC) configured to convert further digital control signals generated by the digital processor subsystem into further analog voltage control signals for controlling the voltage regulator circuit; Device.
請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置がさらに、
さらなるマイクロチップであって、前記さらなるマイクロチップは、
第1の電源端子、
第2の電源端子、
第1のスイッチ、第2のスイッチ、第3のスイッチ、および第4のスイッチを含む前記Hブリッジ回路であって、
前記第1のスイッチと前記第3のスイッチが、前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間で直列に接続され、
第1の出力端子が、前記第1のスイッチと前記第3のスイッチとの間で電気的に接続され、前記第1の出力端子は、前記超音波トランスデューサの第1の端子に接続され、
前記第2のスイッチと前記第4のスイッチが、前記第1の電源端子と前記第2の電源端子との間で直列に接続され、
第2の出力端子が、前記第2のスイッチと前記第4のスイッチとの間で電気的に接続され、前記第2の出力端子は、前記超音波トランスデューサの第2の端子に接続されている、前記Hブリッジ回路、
前記パルス幅変調(PWM)信号発生器サブシステムから前記第1の位相出力信号を受信するように構成された第1の位相端子、
前記PWM信号発生器サブシステムから第2の位相出力信号を受信するように構成された第2の位相端子、
前記第1の位相出力信号及び前記第2の位相出力信号に基づいてタイミング信号を生成し、前記タイミング信号を前記Hブリッジ回路の前記スイッチに出力して、前記Hブリッジ回路が前記超音波トランスデューサを駆動するための交流駆動信号を出力するように前記スイッチをシーケンスでオン及びオフに制御するように構成されたデジタル状態機械であって、前記シーケンスが、前記超音波トランスデューサによって蓄えられたエネルギーを放散させるために前記第1のスイッチ及び前記第2のスイッチがオフされ前記第3のスイッチ及び前記第4のスイッチがオンされるフリーフロート期間を含む、デジタル状態機械、
電流センサであって、
前記第1のスイッチと前記第1の電源端子との間で直列に接続された第1の電流感知抵抗器、
前記第1の電流感知抵抗器の電圧降下を測定し、前記第1の電流感知抵抗器を流れる電流を示す第1の電圧出力を提供するように構成された第1の電圧センサ、
前記第2のスイッチと前記第1の電源端子との間で直列に接続された第2の電流感知抵抗器、
前記第2の電流感知抵抗器の電圧降下を測定し、前記第2の電流感知抵抗器を流れる電流を示す第2の電圧出力を提供するように構成された第2の電圧センサ、及び、
前記第1の電圧出力および前記第2の電圧出力に等しい対地実効出力電圧を提供するように構成された電流センサ出力端子、を含み、
前記実効出力電圧は、前記第1のスイッチまたは前記第2のスイッチを流れる実効電流と、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間で接続された前記超音波トランスデューサを流れる電流とを示す、電流センサ、
を含む、相互接続された複数の埋め込まれたコンポーネントおよびサブシステムを含む単一のユニットである、さらなるマイクロチップを備えた、装置。
The device according to any one of claims 1 to 10, wherein the device further comprises:
A further microchip, said further microchip comprising:
a first power terminal;
a second power terminal;
The H-bridge circuit includes a first switch, a second switch, a third switch, and a fourth switch,
the first switch and the third switch are connected in series between the first power terminal and the second power terminal,
a first output terminal is electrically connected between the first switch and the third switch, the first output terminal is connected to a first terminal of the ultrasonic transducer,
the second switch and the fourth switch are connected in series between the first power terminal and the second power terminal,
a second output terminal is electrically connected between the second switch and the fourth switch, and the second output terminal is connected to a second terminal of the ultrasonic transducer. , the H-bridge circuit,
a first phase terminal configured to receive the first phase output signal from the pulse width modulated (PWM) signal generator subsystem;
a second phase terminal configured to receive a second phase output signal from the PWM signal generator subsystem;
generating a timing signal based on the first phase output signal and the second phase output signal; and outputting the timing signal to the switch of the H-bridge circuit, so that the H-bridge circuit controls the ultrasound transducer. a digital state machine configured to control said switches on and off in sequence to output an alternating current drive signal for driving, said sequence dissipating energy stored by said ultrasound transducer; a digital state machine including a free float period in which the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on to
A current sensor,
a first current sensing resistor connected in series between the first switch and the first power supply terminal;
a first voltage sensor configured to measure a voltage drop across the first current sensing resistor and provide a first voltage output indicative of current flowing through the first current sensing resistor;
a second current sensing resistor connected in series between the second switch and the first power supply terminal;
a second voltage sensor configured to measure a voltage drop across the second current sensing resistor and provide a second voltage output indicative of current flowing through the second current sensing resistor; and
a current sensor output terminal configured to provide an effective output voltage to ground equal to the first voltage output and the second voltage output;
The effective output voltage is the effective current flowing through the first switch or the second switch, and the current flowing through the ultrasonic transducer connected between the first output terminal and the second output terminal. and a current sensor,
A device comprising a further microchip that is a single unit comprising a plurality of interconnected embedded components and subsystems, including:
請求項11に記載の装置であって、前記Hブリッジ回路が、前記第1の出力端子と前記第2の出力端子との間に接続される前記超音波トランスデューサに22Wから50Wの電力を出力するように構成された、装置。 12. The apparatus of claim 11, wherein the H-bridge circuit outputs a power of 22W to 50W to the ultrasonic transducer connected between the first output terminal and the second output terminal. A device configured as follows. 請求項11または請求項12に記載の装置であって、前記さらなるマイクロチップが、
前記さらなるマイクロチップ内に埋め込まれる温度センサであって、前記温度センサは、前記さらなるマイクロチップの温度を測定し、前記温度センサが前記さらなるマイクロチップが所定の閾値を超える温度であると感知する場合に、前記さらなるマイクロチップの少なくとも一部を無効にするように構成された温度センサを備えた、装置。
13. The device according to claim 11 or claim 12, wherein the further microchip comprises:
a temperature sensor embedded within said further microchip, said temperature sensor measuring the temperature of said further microchip, said temperature sensor sensing that said further microchip is at a temperature above a predetermined threshold; and a temperature sensor configured to disable at least a portion of the further microchip.
請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置がさらに、
前記DAC出力端子からの前記アナログ電圧制御信号に応答して、前記バッテリの電圧をブースト電圧に上昇させるように構成されたブーストコンバータ回路であって、前記ブースト電圧が前記Hブリッジ回路の前記スイッチを切り替えることによって変調されるように、前記第1の電源端子において前記ブースト電圧を提供するように構成されたブーストコンバータ回路を備えた、装置。
The device according to any one of claims 11 to 13, wherein the device further comprises:
a boost converter circuit configured to increase the voltage of the battery to a boost voltage in response to the analog voltage control signal from the DAC output terminal, the boost voltage causing the switch of the H-bridge circuit to An apparatus comprising a boost converter circuit configured to provide the boost voltage at the first power supply terminal to be modulated by switching.
請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の装置であって、前記電流センサが、前記フリーフロート期間中に共振回路を流れる電流を感知するように構成され、前記デジタル状態機械が、前記フリーフロート期間中に前記共振回路を流れる電流がゼロであると前記電流センサが感知したときに前記第1のスイッチまたは前記第2のスイッチのいずれかをスイッチオンするために前記タイミング信号を適応するように構成された、装置。 15. Apparatus according to any one of claims 11 to 14, wherein the current sensor is configured to sense a current flowing through a resonant circuit during the free float period, and the digital state machine comprises: adapting the timing signal to switch on either the first switch or the second switch when the current sensor senses that the current flowing through the resonant circuit is zero during the free float period; A device configured to: 請求項11から請求項15のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置の動作のセットアップフェーズの間、前記さらなるマイクロチップが、
前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがオフにされ、前記第3のスイッチおよび前記第4のスイッチがオンにされたときに、共振回路を流れる電流がゼロになるのにかかる時間の長さを測定し、
前記フリーフロート期間の時間の長さを、前記測定された時間の長さと等しくなるように設定するように構成された、装置。
16. A device according to any one of claims 11 to 15, wherein during a set-up phase of operation of the device, the further microchip:
the length of time it takes for the current flowing through the resonant circuit to reach zero when the first switch and the second switch are turned off and the third switch and the fourth switch are turned on; measure the
Apparatus configured to set the length of time of the free float period to be equal to the measured length of time.
請求項1から請求項16のいずれか1項に記載の装置であって、前記装置がさらに、
前記ドライバ装置を制御するためのプロセッサ、及び、
命令を格納するメモリであって、前記プロセッサによって実行されると、前記ドライバ装置に、
A.前記超音波トランスデューサにスイープ周波数で交流駆動信号を出力するように前記ドライバ装置を制御させ、
B.前記フィードバック信号に基づいて、前記超音波トランスデューサによって使用されている有効電力を計算させ、
C.前記超音波トランスデューサによって使用されている前記有効電力を最大化するために前記交流駆動信号を変調するように前記ドライバ装置を制御させ、
D.前記超音波トランスデューサによって使用される最大有効電力と前記交流駆動信号の前記スイープ周波数の記録を前記メモリに保存させ、
E.所定の反復回数が発生した後、前記スイープ周波数が開始スイープ周波数から終了スイープ周波数まで増加または減少するように、各反復で前記スイープ周波数が増加または減少しながら、ステップA-Dを前記所定の反復回数繰り返させ、
F.前記メモリに格納された前記記録から、前記超音波トランスデューサによって最大有効電力が使用される前記交流駆動信号の前記スイープ周波数である前記交流駆動信号の最適周波数を特定させ、
G.前記ドライバ装置を制御して、前記最適周波数で前記超音波トランスデューサに交流駆動信号を出力し、前記超音波トランスデューサを駆動して液体を霧化させる、
命令を格納するメモリを備えた、装置。
17. The device according to any one of claims 1 to 16, wherein the device further comprises:
a processor for controlling the driver device; and
a memory for storing instructions that, when executed by the processor, cause the driver device to:
A. controlling the driver device so that the ultrasonic transducer outputs an AC drive signal at a sweep frequency;
B. calculating the active power being used by the ultrasound transducer based on the feedback signal;
C. controlling the driver device to modulate the AC drive signal to maximize the active power being used by the ultrasound transducer;
D. storing in the memory a record of the maximum active power used by the ultrasonic transducer and the sweep frequency of the AC drive signal;
E. After a predetermined number of iterations have occurred, repeating steps AD for the predetermined iterations, with each iteration increasing or decreasing the sweep frequency such that the sweep frequency increases or decreases from a starting sweep frequency to an ending sweep frequency. Repeat several times,
F. determining from the record stored in the memory the optimum frequency of the AC drive signal that is the sweep frequency of the AC drive signal at which maximum active power is used by the ultrasound transducer;
G. controlling the driver device to output an AC drive signal to the ultrasonic transducer at the optimum frequency to drive the ultrasonic transducer to atomize the liquid;
A device that has memory that stores instructions.
請求項17に記載の装置であって、前記開始スイープ周波数が2900kHzであり、前記終了スイープ周波数は3100kHzである、装置。 18. The apparatus of claim 17, wherein the starting sweep frequency is 2900 kHz and the ending sweep frequency is 3100 kHz. 請求項1から請求項18のいずれか1項に記載の装置であって、前記ドライバ装置が前記ミスト発生装置から分離可能であるように、前記ドライバ装置が前記ミスト発生装置に解放可能に取り付けられている、装置。 19. A device according to any one of claims 1 to 18, wherein the driver device is releasably attached to the mist generator such that the driver device is separable from the mist generator. equipment.
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